DE102016223702A1 - Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb sowie deren Steuerverfahren und Steuervorrichtung - Google Patents

Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb sowie deren Steuerverfahren und Steuervorrichtung Download PDF

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Abstract

Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb sowie deren Steuerverfahren und Steuervorrichtung, die Antriebseinheit umfassend eine Ausgangswelle; ein mit der Ausgangswelle verbundenes erstes Antriebssystem, das verwendet wird, um entlang eines ersten Antriebskraftübertragungspfads ein Drehmoment an die Ausgangswelle auszugeben und das außerdem ein Getriebe und eine erste Kopplungseinheit umfasst; ein mit der Ausgangswelle verbundenes zweites Antriebssystem, das verwendet wird, um entlang eines zweiten Antriebskraftübertragungspfads ein Drehmoment an die Ausgangswelle auszugeben und das außerdem eine elektrische Maschine und eine zweite Kopplungseinheit umfasst; und eine dritte Kopplungseinheit, deren Eingangsende mit dem Ausgangsende einer Brennkraftmaschine verbunden ist und deren Ausgangsende mit dem Ausgangsende der elektrischen Maschine verbunden ist; wobei die erste, die zweite und die dritte Kopplungseinheit jeweils zwischen einem verbundenen und einem getrennten Zustand umschaltbar sind. Mit der technischen Lösung der vorliegenden Erfindung geht im rein elektrischen Antriebsmodus die von der elektrischen Maschine ausgegebene Antriebskraft nicht aufgrund einer Übertragung an das Getriebe verloren, die Energienutzungsrate wird erhöht und außerdem können im Parkzustand des Fahrzeugs die Brennkraftmaschine gestartet und die Batterie aufgeladen werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Fahrzeugtechnik und insbesondere eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb sowie deren Steuerverfahren und Steuervorrichtung.
  • Fahrzeuge mit Hybridantrieb kombinieren eine Brennkraftmaschine, eine elektrische Maschine und eine Batterie miteinander, sie können die Vorteile von Fahrzeugen mit Brennkraftmaschine und Fahrzeugen mit Elektroantrieb entfalten und stellen einen wirksamen technischen Weg zur Verringerung von Erdölverbrauch und Kohlendioxidemissionen dar.
  • Wie in 1 gezeigt, umfasst eine erste Antriebseinheit eines Fahrzeugs mit Hybridantrieb nach dem Stand der Technik entlang des Antriebskraftübertragungspfads nacheinander verbunden eine Brennkraftmaschine 1, eine erste Kupplung 2, eine elektrische Maschine 3, eine zweite Kupplung 4 und ein Getriebe 5, wobei eine Batterie (nicht dargestellt) die elektrische Maschine 3 mit Strom versorgt und für die Antriebseinheit die folgenden Modi existieren:
    • 1) Reiner Brennkraftmaschine-Antriebsmodus: In diesem Modus befinden sich die erste Kupplung 2 und die zweite Kupplung 4 jeweils im verbundenen Zustand, die Brennkraftmaschine 1 ist die einzige Antriebsquelle, die von ihr ausgegebene Antriebskraft wird an das Getriebe 5 übertragen und das Getriebe 5 gibt die Antriebskraft aus, sodass das Fahrzeug fährt.
    • 2) Rein elektrischer Antriebsmodus: In diesem Modus befindet sich die zweite Kupplung 4 im verbundenen Zustand, die elektrische Maschine 3 ist die einzige Antriebsquelle, die von ihr ausgegebene Antriebskraft wird an das Getriebe 5 übertragen und das Getriebe 5 gibt die Antriebskraft aus, sodass das Fahrzeug fährt.
    • 3) Hybrid-Antriebsmodus: In diesem Modus befinden sich die erste Kupplung 2 und die zweite Kupplung 4 jeweils im verbundenen Zustand, die Brennkraftmaschine 1 und die elektrische Maschine dienen gemeinsam als Antriebsquelle, die von beiden ausgegebene Antriebskraft wird an das Getriebe 5 übertragen und das Getriebe 5 gibt die Antriebskraft aus, sodass das Fahrzeug fährt.
  • Aus der oben stehenden Analyse lässt sich erkennen, dass im rein elektrischen Antriebsmodus die von der elektrischen Maschine 3 ausgegebene Antriebskraft zuerst an das Getriebe 5 übertragen und dann erneut vom Getriebe ausgegeben wird. Da Antriebskraft beim Übertragungsprozess im Getriebe 5 verloren geht, führt dies zu einer geringeren Energienutzungsrate der Antriebseinheit.
  • Die Unterschiede zwischen einer zweiten Antriebseinheit für Fahrzeuge mit Hybridantrieb nach dem Stand der Technik zu der oben aufgeführten ersten Antriebseinheit beinhalten, dass die Ausgangsenden von elektrischer Maschine und Getriebe verbunden sind. Allerdings ist die zweite Antriebseinheit nicht in der Lage, bei haltendem Fahrzeug die Brennkraftmaschine zu starten bzw. die Batterie aufzuladen. Außerdem kann bei der zweiten Antriebseinheit im reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus ein Teil der Antriebskraft, die von der als Antriebsquelle dienenden Brennkraftmaschine ausgegeben wird, als Antrieb für das Fahren des Fahrzeugs verwendet werden und der andere Teil der Antriebskraft kann über das Getriebe an die elektrische Maschine übertragen werden, um diese zur Erzeugung von Strom anzutreiben und somit erreicht werden, dass im Fahrvorgang des Fahrzeugs die Batterie aufgeladen wird. Allerdings geht von der Brennkraftmaschine ausgegebene und zur Erzeugung von Strom verwendete Antriebskraft beim Übertragungsprozess im Getriebe verloren und führt zu einem geringeren Ladewirkungsgrad der Antriebseinheit.
  • Die von der vorliegenden Erfindung zu lösende Aufgabe ist das Problem der Antriebseinheiten von Fahrzeugen mit Hybridantrieb nach dem Stand der Technik, dass entweder der Energienutzungsgrad im rein elektrischen Antriebsmodus nicht hoch ist oder aber es unmöglich ist, bei haltendem Fahrzeug die Brennkraftmaschine zu starten bzw. die Batterie aufzuladen.
  • Eine weitere von der vorliegenden Erfindung zu lösende Aufgabe ist der geringere Ladewirkungsgrad der Antriebseinheiten von Fahrzeugen mit Hybridantrieb nach dem Stand der Technik im reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus.
  • Um die oben stehende Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb bereit, umfassend eine Ausgangswelle, die als Ausgangsende der Antriebseinheit die für das Fahren des Fahrzeugs benötigte Antriebskraft bereitstellt; ein mit der Ausgangswelle verbundenes erstes Antriebssystem, mit dem entlang eines ersten Antriebskraftübertragungspfads ein Drehmoment an die Ausgangswelle ausgegeben wird und welches gleichzeitig entlang des ersten Antriebskraftübertragungspfads nacheinander verbunden ein Getriebe und eine erste Kopplungseinheit umfasst, wobei das Eingangsende des Getriebes mit dem Ausgangsende der Brennkraftmaschine verbunden ist; ein mit der Ausgangswelle verbundenes zweites Antriebssystem, mit dem entlang eines zweiten Antriebskraftübertragungspfads ein Drehmoment an die Ausgangswelle ausgegeben wird und welches gleichzeitig entlang des zweiten Antriebskraftübertragungspfads nacheinander verbunden eine elektrische Maschine und eine zweite Kopplungseinheit umfasst; eine dritte Kopplungseinheit, deren Eingangsende mit dem Ausgangsende der Brennkraftmaschine verbunden ist und deren Ausgangsende mit dem Ausgangsende der elektrischen Maschine verbunden ist; wobei die erste Kopplungseinheit zwischen einem verbundenen und einem getrennten Zustand umschaltbar ist, sodass, wenn sich die erste Kopplungseinheit im verbundenen Zustand befindet, zwischen dem Getriebe und der Ausgangswelle eine Drehmomentübertragung hergestellt wird und wenn sich die erste Kopplungseinheit im getrennten Zustand befindet, die Drehmomentübertragung zwischen dem Getriebe und der Ausgangswelle unterbrochen wird; wobei die zweite Kopplungseinheit zwischen einem verbundenen und einem getrennten Zustand umschaltbar ist, sodass, wenn sich die zweite Kopplungseinheit im verbundenen Zustand befindet, zwischen der elektrischen Maschine und der Ausgangswelle eine Drehmomentübertragung hergestellt wird und wenn sich die zweite Kopplungseinheit im getrennten Zustand befindet, die Drehmomentübertragung zwischen der elektrischen Maschine und der Ausgangswelle unterbrochen wird; und wobei die dritte Kopplungseinheit zwischen einem verbundenen und einem getrennten Zustand umschaltbar ist, sodass, wenn sich die dritte Kopplungseinheit im verbundenen Zustand befindet, zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine eine Drehmomentübertragung hergestellt wird und wenn sich die dritte Kopplungseinheit im getrennten Zustand befindet, die Drehmomentübertragung zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine unterbrochen wird.
  • Wahlweise umfasst das erste Antriebssystem außerdem eine vierte Kopplungseinheit, die auf dem ersten Antriebskraftübertragungspfad zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe angeordnet ist, wobei das Eingangsende der vierten Kopplungseinheit mit dem Ausgangsende der Brennkraftmaschine verbunden ist und das Ausgangsende der vierten Kopplungseinheit mit dem Eingangsende des Getriebes verbunden ist.
  • Wahlweise umfasst die erste Kopplungseinheit ein fest auf dem Ausgangsende des Getriebes aufgesetztes erstes Zahnrad; ein drehbar auf der Ausgangswelle aufgesetztes zweites Zahnrad, das mit dem ersten Zahnrad verzahnt ist; eine auf der Ausgangswelle aufgesetzte erste Synchronisationseinrichtung, die auf einer axialen Seite des zweiten Zahnrads angeordnet ist; wobei, wenn die erste Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet, die erste Synchronisationseinrichtung mit dem zweiten Zahnrad verbunden ist und das zweite Zahnrad synchron mit der Ausgangswelle rotieren kann; und wenn die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die erste Synchronisationseinrichtung von dem zweiten Zahnrad getrennt ist, sodass, wenn von dem zweiten Zahnrad und der Ausgangswelle einer der beiden rotiert, der jeweils andere in Ruhe ist.
  • Wahlweise umfasst die zweite Kopplungseinheit ein fest auf dem Ausgangsende der elektrischen Maschine aufgesetztes drittes Zahnrad; ein fest auf der Zwischenwelle aufgesetztes viertes Zahnrad, das mit dem dritten Zahnrad verzahnt ist; ein drehbar auf der Ausgangswelle aufgesetztes fünftes Zahnrad, das mit dem vierten Zahnrad verzahnt ist; eine auf der Ausgangswelle aufgesetzte zweite Synchronisationseinrichtung, die auf einer axialen Seite des fünften Zahnrads angeordnet ist; wobei, wenn die zweite Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet, die zweite Synchronisationseinrichtung mit dem fünften Zahnrad verbunden ist und das fünfte Zahnrad synchron mit der Ausgangswelle rotieren kann; und wenn die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Synchronisationseinrichtung vom fünften Zahnrad getrennt ist, sodass, wenn von dem fünften Zahnrad und der Ausgangswelle einer der beiden rotiert, der jeweils andere in Ruhe ist.
  • Wahlweise ist das Ausgangsende der dritten Kopplungseinheit mit der Zwischenwelle verbunden.
  • Wahlweise umfasst das erste Antriebssystem außerdem eine Brennkraftmaschine, die mit dem Eingangsende des Getriebes verbunden ist.
  • Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Steuerverfahren für die Antriebseinheit bereit, umfassend die Erfassung eines aktuellen Gangstellungssignals, eines aktuellen SOC-Signals, eines aktuellen Fahrpedalpositionssignals, eines aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeitssignals und eines aktuellen Drehzahlsignals der elektrischen Maschine; die Berechnung eines Zieldrehmoments für das Fahren des Fahrzeugs anhand des aktuellen Fahrpedalpositionssignals; eine Prüfung, ob elektrische Zubehörteile des Fahrzeugs eingeschaltet sind; die Ausgabe eines ersten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal nicht ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen und das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen ersten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus versetzt wird, wobei nur die Brennkraftmaschine als Antriebsquelle dient, die erste Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet und die zweite und die dritte Kopplungseinheit sich jeweils im getrennten Zustand befinden; die Ausgabe eines zweiten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der elektrischen Maschine sowie die anhand des aktuellen Drehzahlsignals der elektrischen Maschine und der Kennlinie der elektrischen Maschine ermittelte aktuelle Drehmomentfähigkeit der elektrischen Maschine jeweils größer sind als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen ersten rein elektrischen Antriebsmodus versetzt wird, wobei nur die elektrische Maschine als Antriebsquelle dient, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet; die Ausgabe eines dritten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Leerlaufgangsignal oder ein Parkgangsignal ist und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Null beträgt, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Parkmodus mit Starten der Brennkraftmaschine versetzt wird, wobei die elektrische Maschine im Elektromotormodus arbeitet, die zweite Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet; und die Ausgabe eines vierten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Leerlaufgangsignal oder ein Parkgangsignal ist, das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Null beträgt und erfasst wird, dass elektrische Zubehörteile eingeschaltet sind, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Parklademodus versetzt wird, wobei die elektrische Maschine im Generatormodus arbeitet, die Brennkraftmaschine als Antriebsquelle dient, die zweite Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet.
  • Wahlweise weiterhin umfassend:
    die Ausgabe eines fünften Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen und das aktuelle Gangstellungssignal ein Rückwärtsgangsignal ist, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen elektrischen Rückwärtsfahrmodus versetzt wird, wobei nur die entgegengesetzt rotierende elektrische Maschine als Antriebsquelle dient, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  • Wahlweise weiterhin umfassend die Ausgabe eines sechsten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine geringer ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, gleichzeitig aber die Summe der maximalen Ausgangsdrehmomente der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine größer ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Hybridantriebsmodus versetzt wird, wobei die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine als Antriebsquelle dienen, die erste und die zweite Kopplungseinheit sich jeweils im verbundenen Zustand befinden und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  • Wahlweise weiterhin umfassend die Erfassung eines aktuellen Bremspedalpositionssignals; und die Ausgabe eines siebten Steuersignals, wenn das Fahrpedalpositionssignal Null beträgt und das aktuelle Bremspedalpositionssignal größer oder gleich Null ist, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Energierückgewinnungsmodus versetzt wird, wobei die elektrische Maschine im Generatormodus arbeitet, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  • Wahlweise umfasst das erste Antriebssystem außerdem eine vierte Kopplungseinheit, die auf dem ersten Antriebskraftübertragungspfad zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe angeordnet ist, wobei das Eingangsende der vierten Kopplungseinheit mit dem Ausgangsende der Brennkraftmaschine verbunden ist und das Ausgangsende der vierten Kopplungseinheit mit dem Eingangsende des Getriebes verbunden ist; und das dritte und das vierte Steuersignal außerdem verwendet werden, um zu steuern, dass sich die vierte Kopplungseinheit im getrennten Zustand befindet.
  • Wahlweise weiterhin umfassend die Ausgabe eines achten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der elektrischen Maschine kleiner ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Modus zum Starten der Brennkraftmaschine mit der elektrischen Maschine versetzt wird, wobei nur die elektrische Maschine als Antriebsquelle dient, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite und die dritte Kopplungseinheit sich jeweils im verbundenen Zustand befinden und die vierte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  • Wahlweise weiterhin umfassend die Erfassung eines aktuellen Drehzahlsignals der Brennkraftmaschine und eines aktuellen Drehmomentsignals der Brennkraftmaschine; und die Ausgabe eines neunten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal nicht ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist, das maximale Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine größer ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs und wenn anhand des aktuellen Drehzahlsignals und des aktuellen Drehmomentsignals der Brennkraftmaschine beurteilt wird, dass sich die Brennkraftmaschine aktuell noch nicht im effizientesten Arbeitsbereich befindet, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen zweiten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus versetzt wird, wobei nur die Brennkraftmaschine als Antriebsquelle dient, die elektrische Maschine im Generatormodus arbeitet, die erste Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet und die dritte und die vierte Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befinden; oder um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen dritten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus versetzt wird, wobei nur die Brennkraftmaschine als Antriebsquelle dient, die elektrische Maschine im Generatormodus arbeitet, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite und die dritte Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befinden und die vierte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  • Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung außerdem eine Steuervorrichtung für die Antriebseinheit bereit, umfassend eine Erfassungseinheit zur Erfassung eines aktuellen Gangstellungssignals, eines aktuellen SOC-Signals, eines aktuellen Fahrpedalpositionssignals, eines aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeitssignals und eines aktuellen Drehzahlsignals der elektrischen Maschine; eine Rechnereinheit zur Berechnung eines Zieldrehmoments für das Fahren des Fahrzeugs anhand des aktuellen Fahrpedalpositionssignals; eine Prüfeinheit zur Prüfung, ob elektrische Zubehörteile des Fahrzeugs eingeschaltet sind; und eine Steuereinheit, die für die Ausgabe eines ersten Steuersignals verwendet wird, wenn das aktuelle SOC-Signal nicht ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen und das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen ersten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus versetzt wird, in dem nur die Brennkraftmaschine als Antriebsquelle dient, die erste Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet und die zweite und die dritte Kopplungseinheit sich jeweils im getrennten Zustand befinden; für die Ausgabe eines zweiten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der elektrischen Maschine sowie die anhand des aktuellen Drehzahlsignals der elektrischen Maschine und der Kennlinie der elektrischen Maschine ermittelte aktuelle Drehmomentfähigkeit der elektrischen Maschine jeweils größer sind als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen ersten rein elektrischen Antriebsmodus versetzt wird, in dem nur die elektrische Maschine als Antriebsquelle dient, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet; für die Ausgabe eines dritten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Leerlaufgangsignal oder ein Parkgangsignal ist und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Null beträgt, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Parkmodus mit Starten der Brennkraftmaschine versetzt wird, in dem die elektrische Maschine im Elektromotormodus arbeitet, die zweite Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet; und für die Ausgabe eines vierten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Leerlaufgangsignal oder ein Parkgangsignal ist, das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Null beträgt und durch die Prüfeinheit erfasst wird, dass elektrische Zubehörteile eingeschaltet sind, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Parklademodus versetzt wird, in dem die elektrische Maschine im Generatormodus arbeitet, die Brennkraftmaschine als Antriebsquelle dient, die zweite Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet.
  • Wahlweise wird die Steuereinheit weiterhin verwendet für die Ausgabe eines fünften Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen und das aktuelle Gangstellungssignal ein Rückwärtsgangsignal ist, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen elektrischen Rückwärtsfahrmodus versetzt wird, in dem nur die entgegengesetzt rotierende elektrische Maschine als Antriebsquelle dient, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  • Wahlweise wird die Steuereinheit weiterhin verwendet für die Ausgabe eines sechsten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine geringer ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, gleichzeitig aber die Summe der maximalen Ausgangsdrehmomente der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine größer ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Hybridantriebsmodus versetzt wird, in dem die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine als Antriebsquelle dienen, die erste und die zweite Kopplungseinheit sich jeweils im verbundenen Zustand befinden und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  • Wahlweise wird die Erfassungseinheit weiterhin verwendet für die Erfassung eines aktuellen Bremspedalpositionssignals; und die Steuereinheit wird weiterhin verwendet für die Ausgabe eines siebten Steuersignals, wenn das Fahrpedalpositionssignal Null beträgt und das aktuelle Bremspedalpositionssignal größer oder gleich Null ist, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Energierückgewinnungsmodus versetzt wird, in dem die elektrische Maschine im Generatormodus arbeitet, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  • Wahlweise umfasst das erste Antriebssystem außerdem eine vierte Kopplungseinheit, die auf dem ersten Antriebskraftübertragungspfad zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe angeordnet ist, wobei das Eingangsende der vierten Kopplungseinheit mit dem Ausgangsende der Brennkraftmaschine verbunden ist und das Ausgangsende der vierten Kopplungseinheit mit dem Eingangsende des Getriebes verbunden ist; und die Steuereinheit außerdem verwendet wird, um zu steuern, dass sich im Parkmodus mit Starten der Brennkraftmaschine und im Parklademodus die vierte Kopplungseinheit im getrennten Zustand befindet.
  • Wahlweise wird die Steuereinheit weiterhin verwendet für die Ausgabe eines achten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der elektrischen Maschine kleiner ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Modus zum Starten der Brennkraftmaschine mit der elektrischen Maschine versetzt wird, in dem nur die elektrische Maschine als Antriebsquelle dient, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite und die dritte Kopplungseinheit sich jeweils im verbundenen Zustand befinden und die vierte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  • Wahlweise wird die Erfassungseinheit weiterhin verwendet für die Erfassung eines aktuellen Drehzahlsignals der Brennkraftmaschine und eines aktuellen Drehmomentsignals der Brennkraftmaschine; und die Steuereinheit wird weiterhin verwendet für die Ausgabe eines neunten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal nicht ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist, das maximale Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine größer ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs und wenn anhand des aktuellen Drehzahlsignals und des aktuellen Drehmomentsignals der Brennkraftmaschine beurteilt wird, dass sich die Brennkraftmaschine aktuell noch nicht im effizientesten Arbeitsbereich befindet, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen zweiten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus oder einen dritten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus versetzt wird, wobei im zweiten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus nur die Brennkraftmaschine als Antriebsquelle dient, die elektrische Maschine im Generatormodus arbeitet, die erste Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet und die dritte und die vierte Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befinden; und im dritten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus nur die Brennkraftmaschine als Antriebsquelle dient, die elektrische Maschine im Generatormodus arbeitet, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite und die dritte Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befinden und die vierte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  • Wahlweise umfasst die Steuereinheit ein erstes Modul, um den Betrieb der Brennkraftmaschine zu steuern; ein zweites Modul, um den Betrieb der elektrischen Maschine im Elektromotormodus bzw. im Generatormodus zu steuern; ein drittes Modul, um zu steuern, dass sich die erste Kopplungseinheit im verbundenen oder getrennten Zustand befindet, dass sich die zweite Kopplungseinheit im verbundenen oder getrennten Zustand befindet, dass sich die dritte Kopplungseinheit im verbundenen oder getrennten Zustand befindet und dass sich die vierte Kopplungseinheit im verbundenen oder getrennten Zustand befindet.
  • Wahlweise ist das erste Modul in die ECU der Brennkraftmaschine integriert.
  • Wahlweise ist das zweite Modul in das Steuergerät der elektrischen Maschine integriert.
  • Wahlweise ist das dritte Modul in das Steuergerät des Komplettfahrzeugs integriert.
  • Im Vergleich zum Stand der Technik weist die technische Lösung der vorliegenden Erfindung folgende Vorteile auf:
    Im rein elektrischen Antriebsmodus wird durch eine entsprechende Ansteuerung der zweiten Kopplungseinheit, einen verbundenen Zustand einzunehmen, sowie der ersten Kopplungseinheit und der dritten Kopplungseinheit, einen getrennten Zustand einzunehmen, die von der elektrischen Maschine ausgegebene Antriebskraft entlang des zweiten Antriebskraftübertragungspfads an die Ausgangswelle übertragen, aber sie wird nicht an das Getriebe auf dem ersten Übertragungspfad übertragen. Somit geht keine von der elektrischen Maschine ausgegebene Antriebskraft aufgrund einer Übertragung an das Getriebe verloren und die Energienutzungsrate der Antriebseinheit wird erhöht.
  • Außerdem kann im Parkzustand des Fahrzeugs durch eine entsprechende Ansteuerung der dritten Kopplungseinheit, einen verbundenen Zustand einzunehmen sowie der zweiten Kopplungseinheit, einen getrennten Zustand einzunehmen, die von der elektrischen Maschine ausgegebene Antriebskraft an die Brennkraftmaschine übertragen werden, um diese zu starten und die von der Brennkraftmaschine ausgegebene Antriebskraft kann an die elektrische Maschine übertragen werden, um die Batterie aufzuladen.
  • Weiterhin wird im reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus durch eine entsprechende Ansteuerung der vierten Kopplungseinheit und der ersten Kopplungseinheit, jeweils einen getrennten Zustand einzunehmen sowie der zweiten Kopplungseinheit und der dritten Kopplungseinheit, jeweils einen verbundenen Zustand einzunehmen, die von der als Antriebsquelle dienenden Brennkraftmaschine ausgegebene Antriebskraft nach der Übertragung durch die dritte Kopplungseinheit in zwei Teile aufgeteilt, wobei ein Teil der Antriebskraft über die zweite Kopplungseinheit an die Ausgangswelle übertragen wird, um das Fahrzeug zum Fahren anzutreiben und der andere Teil der Antriebskraft direkt an die elektrische Maschine übertragen wird, um die elektrische Maschine für die Stromerzeugung anzutreiben und so zu erreichen, dass im Fahrvorgang des Fahrzeugs die Batterie aufgeladen wird. Da die von der Brennkraftmaschine ausgegebene und für die Stromerzeugung verwendete Antriebskraft nicht an das Getriebe auf dem ersten Übertragungspfad übertragen wird, wird der Ladewirkungsgrad der Antriebseinheit erhöht.
  • 1 zeigt die vereinfachte Darstellung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs mit Hybridantrieb des Stands der Technik;
  • 2 zeigt die vereinfachte Darstellung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs mit Hybridantrieb in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3 zeigt zur Antriebseinheit aus 2 für jeden Modus den Zustand jedes Bauteils. Um die Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung noch deutlicher und leichter verständlich zu machen, wird im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Figuren zu den konkreten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine detaillierte Beschreibung gegeben.
  • Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb
  • Wie in 2 gezeigt, umfasst die Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb der vorliegenden Erfindung eine Ausgangswelle 1, ein erstes Antriebssystem 2 und ein zweites Antriebssystem 3, wobei das erste Antriebssystem 2 und das zweite Antriebssystem 3 jeweils mit der Ausgangswelle 1 verbunden sind, um an die Ausgangswelle 1 ein Drehmoment auszugeben, sodass die Ausgangswelle 1 als Ausgangsende der Antriebseinheit die benötigte Antriebskraft für das Fahren des Fahrzeugs bereitstellen kann. Das erste Antriebssystem 2 und das zweite Antriebssystem 3 können sowohl einzeln als auch gemeinsam die Antriebskraft für das Fahren des Fahrzeugs bereitstellen.
  • Das erste Antriebssystem 2 wird verwendet, um entlang eines ersten Antriebskraftübertragungspfads A ein Drehmoment an die Ausgangswelle 1 auszugeben und umfasst entlang des ersten Antriebskraftübertragungspfads A nacheinander verbunden eine Brennkraftmaschine 20, eine vierte Kopplungseinheit 21, ein Getriebe 22 und eine erste Kopplungseinheit 23. Die Antriebskraft des ersten Antriebssystems 2 wird von der Brennkraftmaschine 20 erzeugt und nacheinander an die vierte Kopplungseinheit 21, das Getriebe 22, die erste Kopplungseinheit 23 und die Ausgangswelle 1 übertragen.
  • Die Brennkraftmaschine 20 gibt als Antriebsquelle des ersten Antriebssystems 2 ein Drehmoment aus, um die Antriebskraft für das Fahren des Fahrzeugs bereitzustellen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Brennkraftmaschine 20 ein Motor.
  • Die vierte Kopplungseinheit 21 ist zwischen einem verbundenen und einem getrennten Zustand umschaltbar, um zwischen der Brennkraftmaschine 20 und dem Getriebe 22 eine Drehmomentübertragung herzustellen oder zu unterbrechen, wobei, wenn die vierte Kopplungseinheit 21 sich im verbundenen Zustand befindet, das von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Drehmoment an das Getriebe 22 übertragen wird; und wenn die vierte Kopplungseinheit 21 sich im getrennten Zustand befindet, das von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Drehmoment nicht an das Getriebe 22 übertragen werden kann.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die vierte Kopplungseinheit 21 eine Kupplung, es muss aber angemerkt werden, dass in der technischen Lösung der vorliegenden Erfindung der Aufbau der vierten Kopplungseinheit 21 nicht hierauf beschränkt ist, sondern dass sie lediglich zwischen einem verbundenen und einem getrennten Zustand umschaltbar sein muss, um die Herstellung oder Unterbrechung einer Drehmomentübertragung zwischen der Brennkraftmaschine 20 und dem Getriebe 22 zu realisieren.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Getriebe 22 ein stufenloses Getriebe. In einem Änderungsbeispiel zum vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Getriebe 22 auch ein Stufengetriebe sein, wie etwa ein manuelles Getriebe, ein Automatikgetriebe etc. In der technischen Lösung der vorliegenden Erfindung werden in Bezug auf die Art des Getriebes 22 keine Einschränkungen gemacht.
  • Die erste Kopplungseinheit 23 ist zwischen einem verbundenen und einem getrennten Zustand umschaltbar, um zwischen dem Getriebe 22 und der Ausgangswelle 1 eine Drehmomentübertragung herzustellen oder zu unterbrechen, wobei, wenn die erste Kopplungseinheit 23 sich im verbundenen Zustand befindet, das vom Getriebe 22 ausgegebene Drehmoment an die Ausgangswelle 1 übertragen wird; und wenn die erste Kopplungseinheit 23 sich im getrennten Zustand befindet, das vom Getriebe 22 ausgegebene Drehmoment nicht an die Ausgangswelle 1 übertragen werden kann.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die erste Kopplungseinheit 23 ein erstes Zahnrad 24, ein zweites Zahnrad 25 und eine erste Synchronisationseinrichtung 26. Das erste Zahnrad 24 ist fest auf dem Ausgangsende des Getriebes 22 aufgesetzt, das zweite Zahnrad 25 ist drehbar auf der Ausgangswelle 1 aufgesetzt und das zweite Zahnrad 25 ist mit dem ersten Zahnrad 24 verzahnt. Die erste Synchronisationseinrichtung 26 ist auf der Ausgangswelle 1 aufgesetzt und an der dem Getriebe 22 zugewandten Seite des zweiten Zahnrads 25 angeordnet, wobei in einem Änderungsbeispiel zum vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste Synchronisationseinrichtung 26 auch an der dem Getriebe 22 abgewandten Seite des zweiten Zahnrads 25 angeordnet sein kann.
  • Wenn die erste Synchronisationseinrichtung 26 mit dem zweiten Zahnrad 25 verbunden ist, kann das zweite Zahnrad 25 synchron mit der Ausgangswelle 1 rotieren, sodass sich die erste Kopplungseinheit 23 im verbundenen Zustand befindet. Wenn die erste Synchronisationseinrichtung 26 vom zweiten Zahnrad 25 getrennt ist, befindet sich, wenn von dem zweiten Zahnrad 25 und der Ausgangswelle 1 einer der beiden rotiert, der jeweils andere in Ruhe, sodass sich die erste Kopplungseinheit 23 im getrennten Zustand befindet.
  • Es muss angemerkt werden, dass in der technischen Lösung des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Aufbau der ersten Kopplungseinheit 23 nicht auf das angegebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern dass sie lediglich zwischen einem verbundenen und einem getrennten Zustand umschaltbar sein muss, um die Herstellung oder Unterbrechung einer Drehmomentübertragung zwischen dem Getriebe 22 und der Ausgangswelle 1 zu realisieren.
  • Wenn sich die vierte Kopplungseinheit 21 im verbundenen Zustand befindet und sich die erste Synchronisationseinrichtung 26 und das zweite Zahnrad 25 im miteinander verbundenen Zustand befinden (d. h. die erste Kopplungseinheit 23 befindet sich im verbundenen Zustand), wird das von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Drehmoment nacheinander an die vierte Kopplungseinheit 21, das Getriebe 22, das erste Zahnrad 24, das zweite Zahnrad 25 und die Ausgangswelle 1 übertragen, sodass zwischen der Brennkraftmaschine 20 und der Ausgangswelle 1 eine Drehmomentübertragung hergestellt wird; und wenn die vierte Kopplungseinheit 21 sich im getrennten Zustand befindet und die erste Synchronisationseinrichtung 26 und das zweite Zahnrad 25 sich im voneinander getrennten Zustand befinden (d. h. die erste Kopplungseinheit 23 befindet sich im getrennten Zustand), kann das von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Drehmoment nicht an die Ausgangswelle 1 übertragen werden, sodass die Drehmomentübertragung zwischen der Brennkraftmaschine 20 und der Ausgangswelle 1 unterbrochen wird.
  • Das zweite Antriebssystem 3 wird verwendet, um entlang eines zweiten Antriebskraftübertragungspfads B ein Drehmoment an die Ausgangswelle 1 auszugeben und umfasst entlang des zweiten Antriebskraftübertragungspfads B nacheinander verbunden eine elektrische Maschine 30 und zweite Kopplungseinheit 31. Die Antriebskraft des zweiten Antriebssystems 3 wird von der elektrischen Maschine 30 erzeugt und nacheinander an die zweite Kopplungseinheit 31 und die Ausgangswelle 1 übertragen.
  • Die elektrische Maschine 30 ist mit der Batterie 5 elektrisch verbunden und weist die beiden Modi eines Elektromotors und eines Generators auf, wobei im Elektromotormodus die Batterie 5 die elektrische Maschine 30 mit Strom versorgt und die elektrische Maschine 30 als Antriebsquelle des zweiten Antriebssystems 3 ein Drehmoment ausgibt, um die Antriebskraft für das Fahren des Fahrzeugs bereitzustellen. Wenn die elektrische Maschine 30 keine Antriebskraft für das Fahren des Fahrzeugs bereitstellen muss, kann die elektrische Maschine 30 im Generatormodus arbeiten, um nach der Umwandlung der Bewegungsenergie in der Antriebseinheit in elektrische Energie die Batterie 5 aufzuladen, für die Antriebseinheit eine Energierückgewinnung zu realisieren und die Energienutzungsrate der Antriebseinheit zu erhöhen.
  • Die zweite Kopplungseinheit 31 ist zwischen einem verbundenen und einem getrennten Zustand umschaltbar, wobei, wenn sich die zweite Kopplungseinheit 31 im verbundenen Zustand befindet, zwischen der elektrischen Maschine 30 und der Ausgangswelle 1 eine Drehmomentübertragung hergestellt wird; und wenn sich die zweite Kopplungseinheit 31 im getrennten Zustand befindet, die Drehmomentübertragung zwischen der elektrischen Maschine 30 und der Ausgangswelle 1 unterbrochen wird.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Kopplungseinheit 31 ein drittes Zahnrad 32, ein viertes Zahnrad 33, ein fünftes Zahnrad 34, eine zweite Synchronisationseinrichtung 35 und eine Zwischenwelle 36. Das dritte Zahnrad 32 ist fest auf dem Ausgangsende der elektrischen Maschine 30 aufgesetzt und das vierte Zahnrad 33 ist fest auf der Zwischenwelle 36 aufgesetzt und mit dem dritten Zahnrad 32 verzahnt. Das fünfte Zahnrad 34 ist drehbar auf der Ausgangswelle 1 aufgesetzt und mit dem vierten Zahnrad 33 verzahnt. Die zweite Synchronisationseinrichtung 35 ist auf der Ausgangswelle 1 aufgesetzt und an der dem zweiten Zahnrad 25 abgewandten Seite des fünften Zahnrads 34 angeordnet, wobei in einem Änderungsbeispiel zum vorliegenden Ausführungsbeispiel die zweite Synchronisationseinrichtung 35 auch an der dem zweiten Zahnrad 25 zugewandten Seite des fünften Zahnrads 34 angeordnet sein kann.
  • Wenn die zweite Synchronisationseinrichtung 35 mit dem fünften Zahnrad 34 verbunden ist, kann das fünfte Zahnrad 34 synchron mit der Ausgangswelle 1 rotieren, sodass sich die zweite Kopplungseinheit 31 im verbundenen Zustand befindet. Wenn die zweite Synchronisationseinrichtung 35 vom fünften Zahnrad 34 getrennt ist, befindet sich, wenn von dem fünften Zahnrad 34 und der Ausgangswelle 1 einer der beiden rotiert, der jeweils andere in Ruhe, sodass sich die zweite Kopplungseinheit 31 im getrennten Zustand befindet.
  • Es muss angemerkt werden, dass in der technischen Lösung des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Aufbau der zweiten Kopplungseinheit 31 nicht auf das angegebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern dass sie lediglich zwischen einem verbundenen und einem getrennten Zustand umschaltbar sein muss, um die Herstellung oder Unterbrechung einer Drehmomentübertragung zwischen der elektrischen Maschine 30 und der Ausgangswelle 1 zu realisieren.
  • Die Antriebseinheit der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin eine dritte Kopplungseinheit 4, wobei das Eingangsende der dritten Kopplungseinheit 4 mit dem Ausgangsende der Brennkraftmaschine 20 verbunden ist und ihr Ausgangsende mit dem Ausgangsende der Zwischenwelle 36 verbunden ist. Die dritte Kopplungseinheit 4 ist zwischen einem verbundenen und einem getrennten Zustand umschaltbar, wobei, wenn sich die dritte Kopplungseinheit 4 im verbundenen Zustand befindet, zwischen der Brennkraftmaschine 20 und der elektrischen Maschine 30 eine Drehmomentübertragung hergestellt wird, sodass nicht nur die von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Antriebskraft verwendet werden kann, um die elektrische Maschine 30 für die Stromerzeugung anzutreiben und so die Batterie 5 aufzuladen, sondern dass außerdem bei haltendem Fahrzeug die elektrische Maschine 30 verwendet werden kann, um die Brennkraftmaschine 20 zu starten und die Brennkraftmaschine 20 die elektrische Maschine 30 zur Stromerzeugung antreiben kann; und wenn sich die dritte Kopplungseinheit 4 im getrennten Zustand befindet, die Drehmomentübertragung zwischen der Brennkraftmaschine 20 und der elektrischen Maschine 30 unterbrochen wird.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die dritte Kopplungseinheit 4 eine Kupplung. Es muss angemerkt werden, dass in der technischen Lösung des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Aufbau der dritten Kopplungseinheit 4 nicht hierauf beschränkt ist, sondern dass sie lediglich zwischen einem verbundenen und einem getrennten Zustand umschaltbar sein muss, um die Herstellung oder Unterbrechung einer Drehmomentübertragung zwischen der Brennkraftmaschine 20 und der elektrischen Maschine 30 zu realisieren. Darüber hinaus kann in einem Änderungsbeispiel zum vorliegenden Ausführungsbeispiel das Ausgangsende der dritten Kopplungseinheit 4 ebenso mit dem dritten Zahnrad 32 oder dem Ausgangsende der elektrischen Maschine 30 verbunden sein und auf diese Weise die Herstellung oder Unterbrechung einer Drehmomentübertragung zwischen der Brennkraftmaschine 20 und der elektrischen Maschine 30 realisiert werden.
  • Durch die Steuerung des Zustands der Brennkraftmaschine 20, der vierten Kopplungseinheit 21, der ersten Kopplungseinheit 23, der elektrischen Maschine 30, der zweiten Kopplungseinheit 31 und der dritten Kopplungseinheit 4 in der Antriebseinheit ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Betrieb der Antriebseinheit zwischen zehn verschiedenen Modi umschaltbar, um eine Anpassung an die Anforderungen des Fahrzeugs zu ermöglichen, die dieses unter verschiedenen Betriebssituationen an die Antriebseinheit stellt. Auf diese Weise kann sowohl die Nutzbarkeit der Antriebseinheit erhöht werden, als auch, bei gleichzeitig vollständiger Erfüllung der Antriebsleistung des Fahrzeugs, die Brennkraftmaschine im effizientesten Bereich betrieben werden, um eine optimale Kraftstoffeffizienz zu erzielen und es kann bei der Antriebseinheit Energie zurückgewonnen werden, um die Energienutzungsrate zu erhöhen.
  • Die zehn verschiedenen Modi werden im folgenden Teil „Modi einer Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb“ detailliert beschrieben.
  • Modi einer Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb
  • Wie in 2 und 3 gezeigt, unterteilen sich die zehn Modi für die Antriebseinheit im vorliegenden Ausführungsbeispiel in sechs große Kategorien:
  • I. Reiner Brennkraftmaschine-Antriebsmodus:
  • Im reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus wird nur die Brennkraftmaschine 20 als Antriebsquelle für das Fahren des Fahrzeugs verwendet.
  • Wenn die Kapazität der Batterie 5 nicht ausreicht und die elektrische Maschine 30 nicht als Antriebsquelle für das Fahren des Fahrzeugs verwendet werden kann, kann die Antriebseinheit angesteuert werden, im reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus zu arbeiten.
  • Der reine Brennkraftmaschine-Antriebsmodus umfasst die folgenden drei Modi:
  • 1) Erster reiner Brennkraftmaschine-Antriebsmodus
  • Steuerparameter im ersten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus: Die vierte Kopplungseinheit 21 befindet sich im verbundenen Zustand, die erste Synchronisationseinrichtung 26 und das zweite Zahnrad 25 befinden sich im miteinander verbundenen Zustand (d. h. die erste Kopplungseinheit 23 befindet sich im verbundenen Zustand), die zweite Synchronisationseinrichtung 35 und das fünfte Zahnrad 34 befinden sich im voneinander getrennten Zustand (d. h. die zweite Kopplungseinheit 31 befindet sich im getrennten Zustand), die dritte Kopplungseinheit 4 befindet sich im getrennten Zustand, die elektrische Maschine 30 arbeitet nicht und die Brennkraftmaschine 20 arbeitet. Dass die elektrische Maschine 30 nicht arbeitet, bedeutet in der technischen Lösung der vorliegenden Erfindung, dass die elektrische Maschine 30 weder im Elektromotormodus noch im Generatormodus arbeitet und dass die Brennkraftmaschine 20 arbeitet, bedeutet, dass an der Brennkraftmaschine 20 ein Ausgangsdrehmoment vorhanden ist.
  • Antriebskraftübertragungspfad im ersten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus: Das gesamte von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Drehmoment wird nacheinander an die vierte Kopplungseinheit 21, das Getriebe 22, das erste Zahnrad 24, das zweite Zahnrad 25 und die Ausgangswelle 1 übertragen, um zu erreichen, dass das Fahrzeug vorwärts fährt.
  • 2) Zweiter reiner Brennkraftmaschine-Antriebsmodus
  • Im zweiten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus kann die Brennkraftmaschine 20 im effizientesten Bereich arbeiten und bei gleichzeitiger Erhöhung der Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs die überschüssige Antriebskraft verwenden, um die elektrische Maschine 30 zur Stromerzeugung anzutreiben und die Batterie 5 aufzuladen und es wird erreicht, dass beim Fahren des Fahrzeugs gleichzeitig die Batterie 5 aufgeladen wird.
  • Steuerparameter im zweiten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus: Die vierte Kopplungseinheit 21 befindet sich im verbundenen Zustand, die erste Synchronisationseinrichtung 26 und das zweite Zahnrad 25 befinden sich im miteinander verbundenen Zustand, die zweite Synchronisationseinrichtung 35 und das fünfte Zahnrad 34 befinden sich im voneinander getrennten Zustand, die dritte Kopplungseinheit 4 befindet sich im verbundenen Zustand, die elektrische Maschine 30 arbeitet im Generatormodus und die Brennkraftmaschine 20 arbeitet im effizientesten Bereich.
  • Antriebskraftübertragungspfad im zweiten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus: Das von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Drehmoment wird in zwei Teile aufgeteilt, wobei ein Teil des Drehmoments nacheinander an die vierte Kopplungseinheit 21, das Getriebe 22, das erste Zahnrad 24, das zweite Zahnrad 25 und die Ausgangswelle 1 übertragen wird, um zu erreichen, dass das Fahrzeug vorwärts fährt und die überschüssige Antriebskraft nacheinander an die dritte Kopplungseinheit 4, das vierte Zahnrad 33, das dritte Zahnrad 32 und die elektrische Maschine 30 übertragen wird, wobei dieser überschüssige von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Teil der Bewegungsenergie durch die elektrische Maschine 30 in elektrische Energie umgewandelt und in der Batterie 5 gespeichert wird.
  • 3) Dritter reiner Brennkraftmaschine-Antriebsmodus
  • Im dritten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus kann die Brennkraftmaschine 20 ebenfalls im effizientesten Bereich arbeiten und bei gleichzeitiger Erhöhung der Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs die überschüssige Antriebskraft verwenden, um die elektrische Maschine 30 zur Stromerzeugung anzutreiben und die Batterie 5 aufzuladen und es wird erreicht, dass beim Fahren des Fahrzeugs gleichzeitig die Batterie 5 aufgeladen wird.
  • Steuerparameter im dritten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus: Die vierte Kopplungseinheit 21 befindet sich im getrennten Zustand, die erste Synchronisationseinrichtung 26 und das zweite Zahnrad 25 befinden sich im voneinander getrennten Zustand (d. h. die erste Kopplungseinheit 23 befindet sich im getrennten Zustand), die zweite Synchronisationseinrichtung 35 und das fünfte Zahnrad 34 befinden sich im miteinander verbundenen Zustand (d. h. die zweite Kopplungseinheit 31 befindet sich im verbundenen Zustand), die dritte Kopplungseinheit 4 befindet sich im verbundenen Zustand, die elektrische Maschine 30 arbeitet im Generatormodus und die Brennkraftmaschine 20 arbeitet im effizientesten Bereich.
  • Antriebskraftübertragungspfad im dritten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus: Das gesamte von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Drehmoment wird nacheinander an die dritte Kopplungseinheit 4 und das vierte Zahnrad 33 übertragen und das vom vierten Zahnrad 33 ausgegebene Drehmoment wird in zwei Teile aufgeteilt, wobei ein Teil des Drehmoments nacheinander an das fünfte Zahnrad 34 und an die Ausgangswelle 1 übertragen wird, um zu erreichen, dass das Fahrzeug vorwärts fährt, das überschüssige Drehmoment nacheinander an das dritte Zahnrad 32 und die elektrische Maschine 30 übertragen wird und dieser überschüssige von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Teil der Bewegungsenergie durch die elektrische Maschine 30 in elektrische Energie umgewandelt und in der Batterie 5 gespeichert wird.
  • Im dritten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus wird die vierte Kopplungseinheit 21 angesteuert, einen getrennten Zustand einzunehmen, um zu verhindern, dass das von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Drehmoment aufgrund einer Übertragung an das Getriebe 22 verbraucht wird. Auf diese Weise kann die gesamte von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Bewegungsenergie verwendet werden, um das Fahrzeug zum Fahren anzutreiben und um Strom zu erzeugen.
  • II. Rein elektrischer Antriebsmodus:
  • Im rein elektrischen Antriebsmodus wird nur die elektrische Maschine 30 als Antriebsquelle für das Fahren des Fahrzeugs verwendet.
  • Wenn die Kapazität der Batterie 5 ausreichend ist und die elektrische Maschine 30 genügt, um die für das Fahren des Fahrzeugs benötigte Antriebskraft bereitzustellen, kann die Antriebseinheit so angesteuert werden, dass sie im rein elektrischen Antriebsmodus arbeitet. Wenn die elektrische Maschine 30 als Antriebsquelle dient, kann das Problem der nicht optimalen Kraftstoffeffizienz vermieden werden, das entsteht, wenn die Brennkraftmaschine 20 bei der Bereitstellung der für das Fahren des Fahrzeugs benötigten Antriebskraft nicht im effizientesten Bereich arbeitet. Beispielsweise sind Betriebssituationen des Fahrzeugs wie Langsamfahrt, Starten oder Leerlauf geeignet, um die Antriebseinheit im rein elektrischen Antriebsmodus zu betreiben.
  • Der rein elektrische Antriebsmodus umfasst die folgenden drei Modi:
  • 1) Erster rein elektrischer Antriebsmodus:
  • Steuerparameter im ersten rein elektrischen Antriebsmodus: Die vierte Kopplungseinheit 21 befindet sich im getrennten oder verbundenen Zustand, die erste Synchronisationseinrichtung 26 und das zweite Zahnrad 25 befinden sich im voneinander getrennten Zustand, die zweite Synchronisationseinrichtung 35 und das fünfte Zahnrad 34 befinden sich im miteinander verbundenen Zustand, die dritte Kopplungseinheit 4 befindet sich im getrennten Zustand, die elektrische Maschine 30 arbeitet im Elektromotormodus und die Brennkraftmaschine 20 arbeitet nicht. Dass die elektrische Maschine 30 im Elektromotormodus arbeitet, bedeutet in der vorliegenden Erfindung, dass die elektrische Maschine 30 vorwärts rotiert, um die Antriebskraft für das Vorwärtsfahren des Fahrzeugs auszugeben.
  • Antriebskraftübertragungspfad im ersten rein elektrischen Antriebsmodus: Das von der elektrischen Maschine 30 ausgegebene Drehmoment wird nacheinander an das dritte Zahnrad 32, das vierte Zahnrad 33, das fünfte Zahnrad 34 und die Ausgangswelle 1 übertragen, um zu erreichen, dass das Fahrzeug vorwärts fährt.
  • 2) elektrischer Rückwärtsfahrmodus
  • Steuerparameter im elektrischen Rückwärtsfahrmodus: Die vierte Kopplungseinheit 21 befindet sich im getrennten oder verbundenen Zustand, die erste Synchronisationseinrichtung 26 und das zweite Zahnrad 25 befinden sich im voneinander getrennten Zustand, die zweite Synchronisationseinrichtung 35 und das fünfte Zahnrad 34 befinden sich im miteinander verbundenen Zustand, die dritte Kopplungseinheit 4 befindet sich im getrennten Zustand, die elektrische Maschine 30 arbeitet im Elektromotormodus in entgegengesetzter Richtung und die Brennkraftmaschine 20 arbeitet nicht.
  • Antriebskraftübertragungspfad im elektrischen Rückwärtsfahrmodus: Das von der elektrischen Maschine 30 ausgegebene, entgegengesetzt gerichtete Drehmoment wird nacheinander an das dritte Zahnrad 32, das vierte Zahnrad 33, das fünfte Zahnrad 34 und die Ausgangswelle 1 übertragen, um zu erreichen, dass das Fahrzeug rückwärts fährt. Auf diese Weise kann durch die Ansteuerung der elektrischen Maschine, in entgegengesetzter Richtung zu rotieren, das Rückwärtsfahren des Fahrzeugs erreicht werden und es ist nicht notwendig, im Getriebe 22 einen Rückwärtsgang-Mechanismus einzubauen, sodass der Aufbau des Getriebes 22 vereinfacht wird.
  • 3) Modus zum Starten der Brennkraftmaschine mit der elektrischen Maschine
  • Einsatzbedingungen für den Modus zum Starten der Brennkraftmaschine mit der elektrischen Maschine: Trotz ausreichender Kapazität der Batterie 5 genügt die elektrische Maschine 30 allein nicht, um die benötigte Antriebskraft für das Fahren des Fahrzeugs bereitzustellen, sondern es muss die Brennkraftmaschine 20 gestartet werden, um gemeinsam die für das Fahren des Fahrzeugs benötigte Antriebskraft bereitzustellen.
  • Steuerparameter im Modus zum Starten der Brennkraftmaschine mit der elektrischen Maschine: Die vierte Kopplungseinheit 21 befindet sich im getrennten Zustand, die erste Synchronisationseinrichtung 26 und das zweite Zahnrad 25 befinden sich im voneinander getrennten Zustand, die zweite Synchronisationseinrichtung 35 und das fünfte Zahnrad 34 befinden sich im miteinander verbundenen Zustand, die dritte Kopplungseinheit 4 befindet sich im verbundenen Zustand und die elektrische Maschine 30 arbeitet im Elektromotormodus.
  • Antriebskraftübertragungspfad im Modus zum Starten der Brennkraftmaschine mit der elektrischen Maschine: Das von der elektrischen Maschine 30 ausgegebene Drehmoment wird nacheinander an das dritte Zahnrad 32 und das vierte Zahnrad 33 übertragen und das vom vierten Zahnrad 33 ausgegebene Drehmoment wird in zwei Teile aufgeteilt, wobei ein Teil des Drehmoments nacheinander an das fünfte Zahnrad 34 und an die Ausgangswelle 1 übertragen wird, um zu erreichen, dass das Fahrzeug vorwärts fährt, während der andere Teil des Drehmoments nacheinander an die dritte Kopplungseinheit 4 und die Brennkraftmaschine 20 übertragen wird, sodass die elektrische Maschine 30 als Startermotor die Brennkraftmaschine 20 startet und somit erreicht wird, dass beim Vorwärtsfahren des Fahrzeugs gleichzeitig die Brennkraftmaschine 20 gestartet wird.
  • Anhand der oben stehenden Analyse lässt sich erkennen, dass aufgrund der Verwendungsmöglichkeit der elektrischen Maschine 30 zum Starten der Brennkraftmaschine 20, für die Brennkraftmaschine 20 kein separater Startermotor mehr installiert werden muss.
  • Im Modus zum Starten der Brennkraftmaschine mit der elektrischen Maschine wird die vierte Kopplungseinheit 21 angesteuert, einen getrennten Zustand einzunehmen, um zu verhindern, dass das von der elektrischen Maschine 30 ausgegebene und zum Starten der Brennkraftmaschine 20 verwendete Drehmoment aufgrund einer Übertragung an das Getriebe 22 verbraucht wird.
  • III. Hybridantriebsmodus:
  • Im reinen Hybridantriebsmodus werden die elektrische Maschine 30 und die Brennkraftmaschine 20 gemeinsam als Antriebsquelle für das Fahren des Fahrzeugs verwendet.
  • Wenn die Kapazität der Batterie 5 ausreichend ist und die Brennkraftmaschine 20 allein als Antriebsquelle nicht genügt, um die benötigte Antriebskraft für das Fahren des Fahrzeugs bereitzustellen, sondern die elektrische Maschine 30 als Hilfsantriebsquelle benötigt wird, um die notwendige Antriebskraft für das Fahren des Fahrzeugs bereitzustellen; oder wenn zwar die Brennkraftmaschine 20 als alleinige Antriebsquelle ausreicht, um die für das Fahren des Fahrzeugs benötigte Antriebskraft bereitzustellen, aber die elektrische Maschine 30 als Hilfsantriebsquelle benötigt wird, damit die Brennkraftmaschine 20 weiter im effizientesten Bereich arbeiten kann, kann die Antriebseinheit so angesteuert werden, dass sie im Hybridantriebsmodus arbeitet. Beispielsweise eignet sich der Betrieb der Antriebseinheit im Hybridantriebsmodus dann, wenn das Fahrzeug beschleunigt wird oder unter Hochlastbedingungen. Da die Brennkraftmaschine 20 im effizientesten Arbeitsbereich betrieben wird, kann die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs erhöht werden.
  • Steuerparameter im Hybridantriebsmodus: Die vierte Kopplungseinheit 21 befindet sich im verbundenen Zustand, die erste Synchronisationseinrichtung 26 und das zweite Zahnrad 25 befinden sich im miteinander verbundenen Zustand, die zweite Synchronisationseinrichtung 35 und das fünfte Zahnrad 34 befinden sich im miteinander verbundenen Zustand, die dritte Kopplungseinheit 4 befindet sich im getrennten Zustand, die elektrische Maschine 30 arbeitet im Elektromotormodus und die Brennkraftmaschine 20 arbeitet.
  • Antriebskraftübertragungspfad im Hybridantriebsmodus: Das gesamte von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Drehmoment wird nacheinander an die vierte Kopplungseinheit 21, das Getriebe 22, das erste Zahnrad 24, das zweite Zahnrad 25 und die Ausgangswelle 1 übertragen und gleichzeitig dazu wird das von der elektrischen Maschine 30 ausgegebene Drehmoment nacheinander an das dritte Zahnrad 32, das vierte Zahnrad 33, das fünfte Zahnrad 34 und die Ausgangswelle 1 übertragen und die Brennkraftmaschine 20 sowie die elektrische Maschine 30 stellen gemeinsam die Antriebskraft bereit, um zu erreichen, dass das Fahrzeug vorwärts fährt.
  • IV. Parkmodus mit Starten der Brennkraftmaschine:
  • Im Parkmodus mit Starten der Brennkraftmaschine wird die elektrische Maschine 30 verwendet, um die Brennkraftmaschine 20 zu starten.
  • Steuerparameter im Parkmodus mit Starten der Brennkraftmaschine: Die vierte Kopplungseinheit 21 befindet sich im getrennten Zustand, die erste Synchronisationseinrichtung 26 und das zweite Zahnrad 25 befinden sich im voneinander getrennten oder miteinander verbundenen Zustand, die zweite Synchronisationseinrichtung 35 und das fünfte Zahnrad 34 befinden sich im voneinander getrennten Zustand, die dritte Kopplungseinheit 4 befindet sich im verbundenen Zustand und die elektrische Maschine 30 arbeitet im Elektromotormodus.
  • Verfahren zum Starten der Brennkraftmaschine im Parkmodus mit Starten der Brennkraftmaschine: Das von der elektrischen Maschine 30 ausgegebene Drehmoment wird nacheinander an die dritte Kopplungseinheit 4 und die Brennkraftmaschine 20 übertragen, sodass mit der elektrischen Maschine 30 als Startermotor die Brennkraftmaschine 20 gestartet wird.
  • Im Parkmodus mit Starten der Brennkraftmaschine wird die vierte Kopplungseinheit 21 angesteuert, einen getrennten Zustand einzunehmen, um zu verhindern, dass das von der elektrischen Maschine 30 ausgegebene Drehmoment aufgrund einer Übertragung an das Getriebe 22 verbraucht wird. Auf diese Weise kann die gesamte von der elektrischen Maschine 30 ausgegebene Bewegungsenergie verwendet werden, um die Brennkraftmaschine 20 zu starten.
  • V. Parklademodus:
  • Im Parklademodus wird die Brennkraftmaschine 20 verwendet, um die elektrische Maschine 30 zur Stromerzeugung anzutreiben und die Batterie 5 aufzuladen.
  • Wenn sich das Fahrzeug in Ruhe befindet und die Kapazität der Batterie 5 nicht ausreichend ist, kann die Antriebseinheit so angesteuert werden, dass sie im Parklademodus arbeitet.
  • Steuerparameter im Parklademodus: Die vierte Kopplungseinheit 21 befindet sich im getrennten Zustand, die erste Synchronisationseinrichtung 26 und das zweite Zahnrad 25 befinden sich im voneinander getrennten oder miteinander verbundenen Zustand, die zweite Synchronisationseinrichtung 35 und das fünfte Zahnrad 34 befinden sich im voneinander getrennten Zustand, die dritte Kopplungseinheit 4 befindet sich im verbundenen Zustand, die elektrische Maschine 30 arbeitet im Generatormodus und die Brennkraftmaschine 20 arbeitet.
  • Ladeverfahren im Parklademodus: Das von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Drehmoment wird nacheinander an die dritte Kopplungseinheit 4, das vierte Zahnrad 33, das dritte Zahnrad 32 und die elektrische Maschine 30 übertragen und durch die elektrische Maschine 30 wird die von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt, um damit die Batterie 5 aufzuladen.
  • Im Parklademodus wird die vierte Kopplungseinheit 21 angesteuert, einen getrennten Zustand einzunehmen, um zu verhindern, dass das von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Drehmoment aufgrund einer Übertragung an das Getriebe 22 verbraucht wird. Auf diese Weise kann die gesamte von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Bewegungsenergie verwendet werden, um die elektrische Maschine 30 für die Stromerzeugung anzutreiben.
  • VI. Energierückgewinnungsmodus:
  • Im Energierückgewinnungsmodus arbeitet die elektrische Maschine 30 im Generatormodus und wandelt die Bewegungsenergie in der Antriebseinheit in elektrische Energie um, um eine Energierückgewinnung durchzuführen und die Energienutzungsrate der Antriebseinheit zu erhöhen.
  • Die Einsatzbedingungen für den Energierückgewinnungsmodus umfassen zwei Arten: 1) im Rollbetrieb des Fahrzeugs, d. h. wenn Fahrpedal und Bremspedal jeweils unbetätigt sind und keine der beiden Antriebsquellen in der Antriebseinheit für das Fahren des Fahrzeugs benötigte Antriebskraft bereitstellt; 2) im Bremsbetrieb des Fahrzeugs.
  • Wenn sich das Fahrzeug im Rollbetrieb befindet, fährt das Fahrzeug (wird bezeichnet als Rollen des Fahrzeugs) und die Räder treiben unter der Wirkung des Antriebsstrangs die Rotation der Ausgangswelle 1 an, sodass die rotierende Ausgangswelle 1 die elektrische Maschine 30 für die Stromerzeugung antreiben kann, um die Batterie 5 aufzuladen und im Rollbetrieb eine Energierückgewinnung zu erreichen.
  • Wenn sich das Fahrzeug im Bremsbetrieb befindet, treiben die Räder unter der Wirkung des Antriebsstrangs die Rotation der Ausgangswelle 1 an, sodass die rotierende Ausgangswelle 1 die elektrische Maschine 30 für die Stromerzeugung antreiben kann, um die Batterie 5 aufzuladen und im Bremsbetrieb eine Energierückgewinnung zu erreichen.
  • Steuerparameter im Energierückgewinnungsmodus: Die vierte Kopplungseinheit 21 befindet sich im getrennten oder verbundenen Zustand, die erste Synchronisationseinrichtung 26 und das zweite Zahnrad 25 befinden sich im voneinander getrennten Zustand, die zweite Synchronisationseinrichtung 35 und das fünfte Zahnrad 34 befinden sich im miteinander verbundenen Zustand, die dritte Kopplungseinheit 4 befindet sich im getrennten Zustand, die elektrische Maschine 30 arbeitet im Generatormodus und die Brennkraftmaschine 20 arbeitet nicht.
  • Verfahren zur Energierückgewinnung im Energierückgewinnungsmodus: Die rotierende Ausgangswelle 1 überträgt das Drehmoment an das fünfte Zahnrad 34, das vierte Zahnrad 33, das dritte Zahnrad 32 und die elektrische Maschine 30 und durch die elektrische Maschine 30 wird die von der Ausgangswelle 1 ausgegebene Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt, um damit die Batterie 5 aufzuladen.
  • Im Energierückgewinnungsmodus werden die erste Synchronisationseinrichtung 26 und das zweite Zahnrads 25 angesteuert, einen voneinander getrennten Zustand einzunehmen, um zu verhindern, dass das von der Ausgangswelle 1 ausgegebene Drehmoment aufgrund einer Übertragung an das Getriebe 22 verbraucht wird. Auf diese Weise kann die gesamte Bremsenergie verwendet werden, um die elektrische Maschine 30 für die Stromerzeugung anzutreiben.
  • Anhand der oben stehenden Analyse lässt sich erkennen, dass im reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus durch eine entsprechende Ansteuerung der ersten Kopplungseinheit 23, einen verbundenen Zustand einzunehmen sowie der dritten Kopplungseinheit 4 und der zweiten Kopplungseinheit 31, jeweils einen getrennten Zustand einzunehmen, die von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Antriebskraft entlang des ersten Übertragungspfads A nacheinander an das Getriebe 22, die erste Kopplungseinheit 23 und die Ausgangswelle 1 übertragen wird. Im rein elektrischen Antriebsmodus wird durch die Ansteuerung der zweiten Kopplungseinheit 31, einen verbundenen Zustand einzunehmen sowie der ersten Kopplungseinheit 23 und der dritten Kopplungseinheit 4, einen getrennten Zustand einzunehmen, die von der elektrischen Maschine 30 ausgegebene Antriebskraft entlang des zweiten Übertragungspfads B an die Ausgangswelle 1 übertragen, aber sie wird nicht an das Getriebe 22 auf dem ersten Übertragungspfad A übertragen und somit geht keine von der elektrischen Maschine 30 ausgegebene Antriebskraft aufgrund einer Übertragung an das Getriebe 22 verloren und die Energienutzungsrate der Antriebseinheit wird erhöht.
  • Außerdem kann im Parkzustand des Fahrzeugs durch die entsprechende Ansteuerung der dritten Kopplungseinheit 4, einen verbundenen Zustand einzunehmen sowie der zweiten Kopplungseinheit 31, einen getrennten Zustand einzunehmen, die von der elektrischen Maschine 30 ausgegebene Antriebskraft an die Brennkraftmaschine 20 übertragen werden, um diese zu starten und die von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Antriebskraft kann an die elektrische Maschine 30 übertragen werden, um die Batterie 5 aufzuladen.
  • Weiterhin wird im reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus durch die entsprechende Ansteuerung der vierten Kopplungseinheit 21 und der ersten Kopplungseinheit 23, jeweils einen getrennten Zustand einzunehmen sowie der zweiten Kopplungseinheit 31 und der dritten Kopplungseinheit 4, jeweils einen verbundenen Zustand einzunehmen, die von der als Antriebsquelle dienenden Brennkraftmaschine 20 ausgegebene Antriebskraft nach der Übertragung durch die dritte Kopplungseinheit 4 in zwei Teile aufgeteilt, wobei ein Teil der Antriebskraft über die zweite Kopplungseinheit 31 an die Ausgangswelle 1 übertragen wird, um das Fahrzeug zum Fahren anzutreiben und der andere Teil der Antriebskraft direkt an die elektrische Maschine 30 übertragen wird, um die elektrische Maschine 30 für die Stromerzeugung anzutreiben und so zu erreichen, dass im Fahrvorgang des Fahrzeugs die Batterie 5 aufgeladen wird. Da die von der Brennkraftmaschine 20 ausgegebene und für die Stromerzeugung verwendete Antriebskraft nicht an das Getriebe 22 auf dem ersten Übertragungspfad A übertragen wird, wird der Ladewirkungsgrad der Antriebseinheit erhöht.
  • Wie oben beschrieben ist die Antriebseinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels zwischen den oben aufgeführten zehn Modi umschaltbar, um eine Anpassung an die vom Fahrzeug unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen an die Antriebseinheit gestellten Anforderungen zu ermöglichen. Die Steuerung der Umschaltung der Antriebseinheit zwischen den zehn verschiedenen Modi wird im folgenden Teil „Steuerverfahren einer Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb“ detailliert beschrieben.
  • Steuerverfahren einer Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb
  • Wie weiter in 2 und 3 gezeigt, umfasst das Steuerverfahren der Antriebseinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels folgende Schritte:
    Die Erfassung eines aktuellen Gangstellungssignals, eines aktuellen SOC-Signals (State Of Charge, die verbleibende Batteriekapazität) der Batterie 5, eines aktuellen Fahrpedalpositionssignals, eines aktuellen Bremspedalpositionssignals, eines aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeitssignals, eines aktuellen Drehzahlsignals der Brennkraftmaschine 20, eines aktuellen Drehmomentsignals der Brennkraftmaschine 20 und eines aktuellen Drehzahlsignals der elektrischen Maschine 30.
  • Die Berechnung eines Zieldrehmoments für das Fahren des Fahrzeugs anhand des aktuellen Fahrpedalpositionssignals.
  • Eine Prüfung, ob elektrische Zubehörteile (in der Fig. nicht dargestellt) des Fahrzeugs eingeschaltet sind und wenn diese eingeschaltet sind, die Versorgung der elektrischen Zubehörteile mit Strom durch die Batterie 5. Die elektrischen Zubehörteile umfassen Klimaanlage, Beleuchtung, Audiosystem, elektrische Fensterheber, Instrumententafel etc.
  • Die Ausgabe eines ersten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal (d. h. die dem SOC-Signal entsprechende, verbleibende Ladekapazität) nicht ausreicht, um die elektrische Maschine 30 bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen und das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen ersten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus versetzt wird, wobei nur die Brennkraftmaschine 20 als Antriebsquelle dient, d. h. nur die Brennkraftmaschine 20 arbeitet, um ein Drehmoment auszugeben, die vierte Kopplungseinheit 21 sich im verbundenen Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im verbundenen Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im getrennten Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im getrennten Zustand befindet.
  • Die Ausgabe eines zweiten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine 30 bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der elektrischen Maschine 30 sowie die anhand des aktuellen Drehzahlsignals der elektrischen Maschine 30 und der Kennlinie der elektrischen Maschine 30 ermittelte aktuelle Drehmomentfähigkeit der elektrischen Maschine 30 jeweils größer sind als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen ersten rein elektrischen Antriebsmodus versetzt wird, wobei nur die elektrische Maschine 30 als Antriebsquelle dient, die elektrische Maschine 30 im Elektromotormodus vorwärts rotiert, um ein Drehmoment auszugeben, die vierte Kopplungseinheit 21 sich im getrennten oder verbundenen Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im getrennten Zustand befindet.
  • Die Ausgabe eines dritten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine 30 bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Leerlaufgangsignal oder ein Parkgangsignal ist und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Null beträgt, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Parkmodus mit Starten der Brennkraftmaschine versetzt wird, wobei die elektrische Maschine 30 im Elektromotormodus arbeitet, die vierte Kopplungseinheit 21 sich im getrennten Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im getrennten oder verbundenen Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im getrennten Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im verbundenen Zustand befindet.
  • Die Ausgabe eines vierten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine 30 bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Leerlaufgangsignal oder ein Parkgangsignal ist, das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Null beträgt und ermittelt wurde, dass elektrische Zubehörteile eingeschaltet sind, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Parklademodus versetzt wird, wobei die elektrische Maschine 30 im Generatormodus arbeitet, die Brennkraftmaschine 20 als Antriebsquelle dient, d. h. die Brennkraftmaschine 20 ein Drehmoment ausgibt, die vierte Kopplungseinheit 21 sich im getrennten Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im getrennten oder verbundenen Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im getrennten Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im verbundenen Zustand befindet.
  • Die Ausgabe eines fünften Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine 30 bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen und das aktuelle Gangstellungssignal ein Rückwärtsgangsignal ist, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen elektrischen Rückwärtsfahrmodus versetzt wird, wobei nur die entgegengesetzt rotierende elektrische Maschine 30 als Antriebsquelle dient, d. h. die elektrische Maschine 30 im Elektromotormodus arbeitet, um ein Drehmoment auszugeben, die vierte Kopplungseinheit 21 sich im getrennten oder verbundenen Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im getrennten Zustand befindet.
  • Die Ausgabe eines sechsten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine 30 bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine 20 kleiner ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, gleichzeitig aber die Summe der maximalen Ausgangsdrehmomente der Brennkraftmaschine 20 und der elektrischen Maschine 30 größer ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Hybridantriebsmodus versetzt wird, wobei die Brennkraftmaschine 20 und die elektrische Maschine 30 als Antriebsquelle dienen, was bedeutet, dass während die Brennkraftmaschine 20 arbeitet, um ein Drehmoment auszugeben, die elektrische Maschine 30 gleichzeitig im Elektromotormodus arbeitet, um ein Drehmoment auszugeben, die vierte Kopplungseinheit 21 sich im verbundenen Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im verbundenen Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im getrennten Zustand befindet.
  • Die Ausgabe eines siebten Steuersignals, wenn das Fahrpedalpositionssignal Null beträgt (d. h. nicht auf das Fahrpedal getreten wird) und das aktuelle Bremspedalpositionssignal Null beträgt (d. h. nicht auf das Bremspedal getreten wird) oder größer als Null ist (d. h. auf das Bremspedal getreten wird), um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Energierückgewinnungsmodus versetzt wird, wobei die elektrische Maschine 30 im Generatormodus arbeitet, die vierte Kopplungseinheit 21 sich im getrennten oder verbundenen Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im getrennten Zustand befindet.
  • Die Ausgabe eines achten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine 30 bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist, das maximale Ausgangsdrehmoment der elektrischen Maschine 30 kleiner ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Modus zum Starten der Brennkraftmaschine mit der elektrischen Maschine versetzt wird, wobei nur die elektrische Maschine 30 als Antriebsquelle dient, d. h. die elektrische Maschine 30 im Elektromotormodus arbeitet, um ein Drehmoment auszugeben, die vierte Kopplungseinheit 21 sich im getrennten Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im verbundenen Zustand befindet.
  • Die Ausgabe wobei eines neunten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal nicht ausreicht, um die elektrische Maschine 30 bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist, das maximale Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine 20 größer ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs und wenn anhand des aktuellen Drehzahlsignals und des aktuellen Drehmomentsignals der Brennkraftmaschine 20 beurteilt wird, dass sich die Brennkraftmaschine 20 aktuell noch nicht im effizientesten Arbeitsbereich befindet, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen zweiten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus versetzt wird, wobei nur die Brennkraftmaschine 20 als Antriebsquelle dient, d. h. die Brennkraftmaschine 20 arbeitet, um ein Drehmoment auszugeben, die elektrische Maschine 30 im Generatormodus arbeitet, die vierte Kopplungseinheit 21 sich im verbundenen Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im verbundenen Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im getrennten Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im verbundenen Zustand befindet. Oder, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen dritten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus versetzt wird, wobei nur die Brennkraftmaschine 20 als Antriebsquelle dient, d. h. die Brennkraftmaschine 20 arbeitet, um ein Drehmoment auszugeben, die elektrische Maschine 30 im Generatormodus arbeitet, die vierte Kopplungseinheit 21 sich im getrennten Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im verbundenen Zustand befindet.
  • Steuervorrichtung einer Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb
  • Wie weiter in 2 und 3 gezeigt, stellt das vorliegende Ausführungsbeispiel auf Grundlage des Steuerverfahrens der Antriebseinheit außerdem eine Steuervorrichtung für die Antriebseinheit bereit, die Steuervorrichtung umfassend eine Erfassungseinheit, eine Rechnereinheit, eine Prüfeinheit und eine Steuereinheit.
  • Dabei wird die Erfassungseinheit verwendet für die Erfassung eines aktuellen Gangstellungssignals, eines aktuellen SOC-Signals der Batterie 5, eines aktuellen Fahrpedalpositionssignals, eines aktuellen Bremspedalpositionssignals, eines aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeitssignals, eines aktuellen Drehzahlsignals der Brennkraftmaschine 20, eines aktuellen Drehmomentsignals der Brennkraftmaschine 20 und eines aktuellen Drehzahlsignals der elektrischen Maschine 30.
  • Die Rechnereinheit wird verwendet zur Berechnung des Zieldrehmoments für das Fahren des Fahrzeugs anhand des aktuellen Fahrpedalpositionssignals.
  • Die Prüfeinheit wird verwendet, um zu überprüfen, ob elektrische Zubehörteile (in der Fig. nicht dargestellt) des Fahrzeugs eingeschaltet sind.
  • Die Steuereinheit wird verwendet für die Ausgabe eines ersten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal nicht ausreicht, um die elektrische Maschine 30 bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen und das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen ersten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus versetzt wird, in dem nur die Brennkraftmaschine 20 als Antriebsquelle dient, d. h. nur die Brennkraftmaschine 20 arbeitet, um ein Drehmoment auszugeben, wobei die vierte Kopplungseinheit 21 sich im verbundenen Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im verbundenen Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im getrennten Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im getrennten Zustand befindet.
  • Die Steuereinheit wird weiterhin verwendet für die Ausgabe eines zweiten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine 30 bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der elektrischen Maschine 30 sowie die anhand des aktuellen Drehzahlsignals der elektrischen Maschine 30 und der Kennlinie der elektrischen Maschine 30 ermittelte aktuelle Drehmomentfähigkeit der elektrischen Maschine 30 jeweils größer sind als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen ersten rein elektrischen Antriebsmodus versetzt wird, in dem nur die elektrische Maschine 30 als Antriebsquelle dient, die elektrische Maschine 30 im Elektromotormodus vorwärts rotiert, um ein Drehmoment auszugeben, die vierte Kopplungseinheit 21 sich im getrennten oder verbundenen Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im getrennten Zustand befindet.
  • Die Steuereinheit wird weiterhin verwendet für die Ausgabe eines dritten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine 30 bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Leerlaufgangsignal oder ein Parkgangsignal ist und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Null beträgt, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Parkmodus mit Starten der Brennkraftmaschine versetzt wird, in dem die elektrische Maschine 30 im Elektromotormodus arbeitet, die vierte Kopplungseinheit 21 sich im getrennten Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im getrennten oder verbundenen Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im getrennten Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im verbundenen Zustand befindet.
  • Die Steuereinheit wird weiterhin verwendet für die Ausgabe eines vierten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine 30 bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Leerlaufgangsignal oder ein Parkgangsignal ist, das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Null beträgt und ermittelt wurde, dass elektrische Zubehörteile eingeschaltet sind, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Parklademodus versetzt wird, in dem die elektrische Maschine 30 im Generatormodus arbeitet, die Brennkraftmaschine 20 als Antriebsquelle dient, d. h. die Brennkraftmaschine 20 ein Drehmoment ausgibt, wobei die vierte Kopplungseinheit 21 sich im getrennten Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im getrennten oder verbundenen Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im getrennten Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im verbundenen Zustand befindet.
  • Die Steuereinheit wird weiterhin verwendet für die Ausgabe eines fünften Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine 30 bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen und das aktuelle Gangstellungssignal ein Rückwärtsgangsignal ist, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen elektrischen Rückwärtsfahrmodus versetzt wird, in dem nur die entgegengesetzt rotierende elektrische Maschine 30 als Antriebsquelle dient, d. h. die elektrische Maschine 30 im Elektromotormodus entgegengesetzt rotiert, um ein Drehmoment auszugeben, wobei die vierte Kopplungseinheit 21 sich im getrennten oder verbundenen Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im getrennten Zustand befindet.
  • Die Steuereinheit wird weiterhin verwendet für die Ausgabe eines sechsten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine 30 bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine 20 kleiner ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, gleichzeitig aber die Summe der maximalen Ausgangsdrehmomente der Brennkraftmaschine 20 und der elektrischen Maschine 30 größer ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Hybridantriebsmodus versetzt wird, in dem die Brennkraftmaschine 20 und die elektrische Maschine 30 als Antriebsquelle dienen, was bedeutet, dass während die Brennkraftmaschine 20 arbeitet, um ein Drehmoment auszugeben, die elektrische Maschine 30 gleichzeitig im Elektromotormodus arbeitet, um ein Drehmoment auszugeben, wobei die vierte Kopplungseinheit 21 sich im verbundenen Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im verbundenen Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im getrennten Zustand befindet.
  • Die Steuereinheit wird weiterhin verwendet für die Ausgabe eines siebten Steuersignals, wenn das Fahrpedalpositionssignal Null beträgt (d. h. nicht auf das Fahrpedal getreten wird) und das aktuelle Bremspedalpositionssignal Null beträgt (d. h. nicht auf das Bremspedal getreten wird) oder größer als Null ist (d. h. auf das Bremspedal getreten wird), um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Energierückgewinnungsmodus versetzt wird, in dem die elektrische Maschine 30 im Generatormodus arbeitet, die vierte Kopplungseinheit 21 sich im getrennten oder verbundenen Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im getrennten Zustand befindet.
  • Die Steuereinheit wird weiterhin verwendet für die Ausgabe eines achten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine 30 bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der elektrischen Maschine 30 kleiner ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Modus zum Starten der Brennkraftmaschine mit der elektrischen Maschine versetzt wird, in dem nur die elektrische Maschine 30 als Antriebsquelle dient, d. h. die elektrische Maschine 30 im Elektromotormodus arbeitet, um ein Drehmoment auszugeben, wobei die vierte Kopplungseinheit 21 sich im getrennten Zustand befindet, die erste Kopplungseinheit 23 sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit 31 sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit 4 sich im verbundenen Zustand befindet.
  • Die Steuereinheit wird weiterhin verwendet für die Ausgabe eines neunten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal nicht ausreicht, um die elektrische Maschine 30 bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist, das maximale Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine 20 größer ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs und wenn anhand des aktuellen Drehzahlsignals und des aktuellen Drehmomentsignals der Brennkraftmaschine 20 beurteilt wird, dass sich die Brennkraftmaschine 20 aktuell noch nicht im effizientesten Arbeitsbereich befindet, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen zweiten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus oder einen dritten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus versetzt wird. Im zweiten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus dient nur die Brennkraftmaschine 20 als Antriebsquelle, d. h. die Brennkraftmaschine 20 arbeitet, um ein Drehmoment auszugeben, die elektrische Maschine 30 arbeitet im Generatormodus, die vierte Kopplungseinheit 21 befindet sich im verbundenen Zustand, die erste Kopplungseinheit 23 befindet sich im verbundenen Zustand, die zweite Kopplungseinheit 31 befindet sich im getrennten Zustand und die dritte Kopplungseinheit 4 befindet sich im verbundenen Zustand. Im dritten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus dient nur die Brennkraftmaschine 20 als Antriebsquelle, d. h. die Brennkraftmaschine 20 arbeitet, um ein Drehmoment auszugeben, die elektrische Maschine 30 arbeitet im Generatormodus, die vierte Kopplungseinheit 21 befindet sich im getrennten Zustand, die erste Kopplungseinheit 23 befindet sich im getrennten Zustand, die zweite Kopplungseinheit 31 befindet sich im verbundenen Zustand und die dritte Kopplungseinheit 4 befindet sich im verbundenen Zustand.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Steuereinheit ein erstes, ein zweites und ein drittes Modul.:
    Dabei wird das erste Modul verwendet, um den Betrieb der Brennkraftmaschine 20 zu steuern. Im konkreten Ausführungsbeispiel ist das erste Modul in die ECU der Brennkraftmaschine integriert.
  • Das zweite Modul wird verwendet, um den Betrieb der elektrischen Maschine im Elektromotormodus bzw. im Generatormodus zu steuern. Im konkreten Ausführungsbeispiel ist das zweite Modul in das Steuergerät der elektrischen Maschine 30 integriert.
  • Das dritte Modul wird verwendet, um zu steuern, dass sich die erste Kopplungseinheit 23 im verbundenen oder getrennten Zustand befindet, dass sich die zweite Kopplungseinheit 31 im verbundenen oder getrennten Zustand befindet, dass sich die dritte Kopplungseinheit 4 im verbundenen oder getrennten Zustand befindet und dass sich die vierte Kopplungseinheit 21 im verbundenen oder getrennten Zustand befindet.
  • Im konkreten Ausführungsbeispiel ist die Rechnereinheit in das Steuergerät des Komplettfahrzeugs (Hybrid Control Unit, Kurzbezeichnung HCU) integriert und nachdem das Steuergerät des Komplettfahrzeugs die von der Erfassungseinheit erfassten Signale analysiert und verarbeitet hat, sendet es ein Steuersignal an die Steuereinheit, um die Antriebseinheit zu steuern, wahlweise in einem der zehn verschiedenen Modi zu arbeiten. Im ersten rein elektrischen Antriebsmodus wird, nachdem anhand des Beschleunigungspedalsignals das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs berechnet wurde, vom Steuergerät des Komplettfahrzeugs das Zieldrehmoment der elektrischen Maschine 30 direkt an das zweite Modul gesendet, um das von der elektrischen Maschine 30 ausgegebene Drehmoment zu steuern.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung wie oben stehend offengelegt wurde, ist sie doch nicht darauf beschränkt. Ein beliebiger Fachmann des technischen Gebiets kann, ohne den Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, alle Arten von Änderungen und Korrekturen vornehmen. Daher gilt als Schutzumfang der vorliegenden Erfindung der in den Patentansprüchen festgelegte Umfang.

Claims (24)

  1. Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: eine Ausgangswelle, die als Ausgangsende der Antriebseinheit die für das Fahren des Fahrzeugs benötigte Antriebskraft bereitstellt; ein mit der Ausgangswelle verbundenes erstes Antriebssystem, das verwendet wird, um entlang eines ersten Antriebskraftübertragungspfads ein Drehmoment an die Ausgangswelle auszugeben und das ein Getriebe sowie eine erste Kopplungseinheit umfasst, die entlang des ersten Antriebskraftübertragungspfads nacheinander verbunden sind, wobei das Eingangsende des Getriebes mit dem Ausgangsende einer Brennkraftmaschine verbunden ist; ein mit der Ausgangswelle verbundenes zweites Antriebssystem, das verwendet wird, um entlang eines zweiten Antriebskraftübertragungspfads ein Drehmoment an die Ausgangswelle auszugeben und das eine elektrische Maschine sowie eine zweite Kopplungseinheit umfasst, die entlang des zweiten Triebkraftübertragungspfads nacheinander verbunden sind; eine dritte Kopplungseinheit, deren Eingangsende mit dem Ausgangsende der Brennkraftmaschine verbunden ist und deren Ausgangsende mit dem Ausgangsende der elektrischen Maschine verbunden ist; wobei die erste Kopplungseinheit zwischen einem verbundenen Zustand und einem getrennten Zustand umschaltbar ist und wobei, wenn sich die erste Kopplungseinheit im verbundenen Zustand befindet, eine Drehmomentübertragung zwischen dem Getriebe und der Ausgangswelle hergestellt wird und wenn sich die erste Kopplungseinheit im getrennten Zustand befindet, die Drehmomentübertragung zwischen dem Getriebe und der Ausgangswelle unterbrochen wird; die zweite Kopplungseinheit zwischen einem verbundenen Zustand und einem getrennten Zustand umschaltbar ist, wobei, wenn sich die zweite Kopplungseinheit im verbundenen Zustand befindet, eine Drehmomentübertragung zwischen der elektrischen Maschine und der Ausgangswelle hergestellt wird und wenn sich die zweite Kopplungseinheit im getrennten Zustand befindet, die Drehmomentübertragung zwischen der elektrischen Maschine und der Ausgangswelle unterbrochen wird; und die dritte Kopplungseinheit zwischen einem verbundenen Zustand und einem getrennten Zustand umschaltbar ist, wobei, wenn sich die dritte Kopplungseinheit im verbundenen Zustand befindet, eine Drehmomentübertragung zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine hergestellt wird und wenn sich die dritte Kopplungseinheit im getrennten Zustand befindet, die Drehmomentübertragung zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine unterbrochen wird.
  2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebssystem außerdem eine vierte Kopplungseinheit umfasst, die auf dem ersten Antriebskraftübertragungspfad zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe angeordnet ist, wobei das Eingangsende der vierten Kopplungseinheit mit dem Ausgangsende der Brennkraftmaschine verbunden ist und das Ausgangsende der vierten Kopplungseinheit mit dem Eingangsende des Getriebes verbunden ist.
  3. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kopplungseinheit Folgendes umfasst: ein fest am Ausgangsende des Getriebes aufgesetztes erstes Zahnrad; ein drehbar auf der Ausgangswelle aufgesetztes zweites Zahnrad, das mit dem ersten Zahnrad verzahnt ist; eine auf der Ausgangswelle aufgesetzte erste Synchronisationseinrichtung, die auf einer axialen Seite des zweiten Zahnrades angeordnet ist; wobei, wenn sich die erste Kopplungseinheit im verbundenen Zustand befindet, die erste Synchronisationseinrichtung mit dem zweiten Zahnrad verbunden ist, sodass das zweite Zahnrad synchron mit der Ausgangswelle rotieren kann; und wenn sich die erste Kopplungseinheit im getrennten Zustand befindet, die erste Synchronisationseinrichtung vom zweiten Zahnrad getrennt ist, sodass, wenn vom zweiten Zahnrad und der Ausgangswelle einer der beiden rotiert, der jeweils andere in Ruhe ist.
  4. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kopplungseinheit Folgendes umfasst: ein fest am Ausgangsende der elektrischen Maschine aufgesetztes drittes Zahnrad; ein fest auf einer Zwischenwelle aufgesetztes viertes Zahnrad, das mit dem dritten Zahnrad verzahnt ist; ein drehbar auf der Ausgangswelle aufgesetztes fünftes Zahnrad, das mit dem vierten Zahnrad verzahnt ist; eine auf der Ausgangswelle aufgesetzte zweite Synchronisationseinrichtung, die auf einer axialen Seite des fünften Zahnrades angeordnet ist; wobei, wenn sich die zweite Kopplungseinheit im verbundenen Zustand befindet, die zweite Synchronisationseinrichtung mit dem fünften Zahnrad verbunden ist, sodass das fünfte Zahnrad synchron mit der Ausgangswelle rotieren kann; und wenn sich die zweite Kopplungseinheit im getrennten Zustand befindet, die zweite Synchronisationseinrichtung vom fünften Zahnrad getrennt ist, sodass, wenn vom fünften Zahnrad und der Ausgangswelle einer der beiden rotiert, der jeweils andere in Ruhe ist.
  5. Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsende der dritten Kopplungseinheit mit der Zwischenwelle verbunden ist.
  6. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebssystem außerdem eine Brennkraftmaschine umfasst, die mit dem Eingangsende des Getriebes verbunden ist.
  7. Steuerverfahren für eine Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Folgendes umfasst: die Erfassung eines aktuellen Gangstellungssignals, eines aktuellen SOC-Signals, eines aktuellen Fahrpedalpositionssignals, eines aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeitssignals und eines aktuellen Drehzahlsignals der elektrischen Maschine; die Berechnung eines Zieldrehmoments für das Fahren des Fahrzeugs anhand des aktuellen Fahrpedalpositionssignals; eine Prüfung, ob elektrische Zubehörteile des Fahrzeugs eingeschaltet sind; die Ausgabe eines ersten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal nicht ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen und das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen ersten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus versetzt wird, wobei nur die Brennkraftmaschine als Antriebsquelle dient, die erste Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet und die zweite und die dritte Kopplungseinheit sich jeweils im getrennten Zustand befinden; die Ausgabe eines zweiten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der elektrischen Maschine sowie die anhand des aktuellen Drehzahlsignals der elektrischen Maschine und der Kennlinie der elektrischen Maschine ermittelte aktuelle Drehmomentfähigkeit der elektrischen Maschine jeweils größer sind als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen ersten rein elektrischen Antriebsmodus versetzt wird, wobei nur die elektrische Maschine als Antriebsquelle dient, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet; die Ausgabe eines dritten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Leerlaufgangsignal oder ein Parkgangsignal ist und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Null beträgt, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Parkmodus mit Starten der Brennkraftmaschine versetzt wird, wobei die elektrische Maschine im Elektromotormodus arbeitet, die zweite Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet; die Ausgabe eines vierten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Leerlaufgangsignal oder ein Parkgangsignal ist, das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Null beträgt und erfasst wird, dass elektrische Zubehörteile eingeschaltet sind, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Parklademodus versetzt wird, wobei die elektrische Maschine im Generatormodus arbeitet, die Brennkraftmaschine als Antriebsquelle dient, die zweite Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet.
  8. Steuerverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin umfasst: die Ausgabe eines fünften Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen und das aktuelle Gangstellungssignal ein Rückwärtsgangsignal ist, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen elektrischen Rückwärtsfahrmodus versetzt wird, wobei nur die entgegengesetzt rotierende elektrische Maschine als Antriebsquelle dient, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  9. Steuerverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin umfasst: die Ausgabe eines sechsten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine geringer ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, gleichzeitig aber die Summe der maximalen Ausgangsdrehmomente der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine größer ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Hybridantriebsmodus versetzt wird, wobei die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine als Antriebsquelle dienen, die erste und die zweite Kopplungseinheit sich jeweils im verbundenen Zustand befinden und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  10. Steuerverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin umfasst: eine Erfassung des aktuellen Bremspedalpositionssignals; wobei, wenn das Fahrpedalpositionssignal Null beträgt und das aktuelle Bremspedalpositionssignal größer oder gleich Null ist, ein siebtes Steuersignal ausgegeben wird, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Energierückgewinnungsmodus versetzt wird, die elektrische Maschine im Generatormodus arbeitet, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  11. Steuerverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebssystem außerdem eine vierte Kopplungseinheit umfasst, die auf dem ersten Antriebskraftübertragungspfad zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe angeordnet ist und deren Eingangsende mit dem Ausgangsende der Brennkraftmaschine verbunden ist und deren Ausgangsende mit dem Eingangsende des Getriebes verbunden ist; wobei mit dem dritten und dem vierten Steuersignal außerdem gesteuert wird, dass sich die vierte Kopplungseinheit im getrennten Zustand befindet.
  12. Steuerverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin umfasst: die Ausgabe eines achten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der elektrischen Maschine kleiner ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Modus zum Starten der Brennkraftmaschine mit der elektrischen Maschine versetzt wird, wobei nur die elektrische Maschine als Antriebsquelle dient, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite und die dritte Kopplungseinheit sich jeweils im verbundenen Zustand befinden und die vierte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  13. Steuerverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin umfasst: die Erfassung eines aktuellen Drehzahlsignals der Brennkraftmaschine und eines aktuellen Drehmomentsignals der Brennkraftmaschine; und die Ausgabe eines neunten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal nicht ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist, das maximale Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine größer ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs und wenn anhand des aktuellen Drehzahlsignals der Brennkraftmaschine und des aktuellen Drehmomentsignals der Brennkraftmaschine beurteilt wird, dass sich die Brennkraftmaschine aktuell noch nicht im effizientesten Arbeitsbereich befindet, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen zweiten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus versetzt wird, wobei nur die Brennkraftmaschine als Antriebsquelle dient, die elektrische Maschine im Generatormodus arbeitet, die erste Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet und die dritte und die vierte Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befinden; oder um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen dritten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus versetzt wird, wobei nur die Brennkraftmaschine als Antriebsquelle dient, die elektrische Maschine im Generatormodus arbeitet, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite und die dritte Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befinden und die vierte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  14. Steuervorrichtung für eine Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: eine Erfassungseinheit zur Erfassung eines aktuellen Gangstellungssignals, eines aktuellen SOC-Signals, eines aktuellen Fahrpedalpositionssignals, eines aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeitssignals und eines aktuellen Drehzahlsignals der elektrischen Maschine; eine Rechnereinheit zur Berechnung eines Zieldrehmoments für das Fahren des Fahrzeugs anhand des aktuellen Fahrpedalpositionssignals; eine Prüfeinheit, um zu prüfen, ob elektrische Zubehörteile des Fahrzeugs eingeschaltet sind; und eine Steuereinheit, die verwendet wird für: die Ausgabe eines ersten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal nicht ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen und wenn das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen ersten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus versetzt wird, in dem nur die Brennkraftmaschine als Antriebsquelle dient, die erste Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet und die zweite und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befinden; die Ausgabe eines zweiten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der elektrischen Maschine sowie die anhand des aktuellen Drehzahlsignals der elektrischen Maschine und der Kennlinie der elektrischen Maschine ermittelte aktuelle Drehmomentfähigkeit der elektrischen Maschine jeweils größer sind als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen ersten rein elektrischen Antriebsmodus versetzt wird, in dem nur die elektrische Maschine als Antriebsquelle dient, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet; die Ausgabe eines dritten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Leerlaufgangsignal oder ein Parkgangsignal ist und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Null beträgt, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Parkmodus mit Starten der Brennkraftmaschine versetzt wird, in dem die elektrische Maschine im Elektromotormodus arbeitet, die zweite Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet; die Ausgabe eines vierten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Leerlaufgangsignal oder ein Parkgangsignal ist, das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Null beträgt und mit der Erfassungseinheit erfasst wird, dass elektrische Zubehörteile eingeschaltet sind, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Parklademodus versetzt wird, in dem die elektrische Maschine im Generatormodus arbeitet, die Brennkraftmaschine als Antriebsquelle dient, die zweite Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet.
  15. Steuervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit weiterhin verwendet wird für: die Ausgabe eines fünften Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen und das aktuelle Gangstellungssignal ein Rückwärtsgangsignal ist, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen elektrischen Rückwärtsfahrmodus versetzt wird, in dem nur die entgegengesetzt rotierende elektrische Maschine als Antriebsquelle dient, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  16. Steuervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit weiterhin verwendet wird für: die Ausgabe eines sechsten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine geringer ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, gleichzeitig aber die Summe der maximalen Ausgangsdrehmomente der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine größer ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Hybridantriebsmodus versetzt wird, in dem die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine als Antriebsquelle dienen, die erste und die zweite Kopplungseinheit sich jeweils im verbundenen Zustand befinden und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  17. Steuervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit weiterhin verwendet wird, um ein aktuelles Bremspedalpositionssignal zu erfassen; und die Steuereinheit weiterhin verwendet wird für: die Ausgabe eines siebten Steuersignals, wenn das Fahrpedalpositionssignal Null beträgt und das aktuelle Bremspedalpositionssignal größer oder gleich Null ist, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Energierückgewinnungsmodus versetzt wird, in dem die elektrische Maschine im Generatormodus arbeitet, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet und die dritte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  18. Steuervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebssystem außerdem eine vierte Kopplungseinheit umfasst, die auf dem ersten Antriebskraftübertragungspfad zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe angeordnet ist, wobei das Eingangsende der vierten Kopplungseinheit mit dem Ausgangsende der Brennkraftmaschine verbunden ist und das Ausgangsende der vierten Kopplungseinheit mit dem Eingangsende des Getriebes verbunden ist; und die Steuereinheit weiterhin verwendet wird, um im Parkmodus mit Starten der Brennkraftmaschine sowie im Parklademodus zu steuern, dass sich die vierte Kopplungseinheit im getrennten Zustand befindet.
  19. Steuervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit weiterhin verwendet wird für: die Ausgabe eines achten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist und das maximale Ausgangsdrehmoment der elektrischen Maschine kleiner ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen Modus zum Starten der Brennkraftmaschine mit der elektrischen Maschine versetzt wird, wobei nur die elektrische Maschine als Antriebsquelle dient, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite und die dritte Kopplungseinheit sich jeweils im verbundenen Zustand befinden und die vierte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  20. Steuervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit weiterhin verwendet wird, um ein aktuelles Drehzahlsignal der Brennkraftmaschine und ein aktuelles Drehmomentsignal der Brennkraftmaschine zu erfassen; und die Steuereinheit weiterhin verwendet wird für: die Ausgabe eines neunten Steuersignals, wenn das aktuelle SOC-Signal nicht ausreicht, um die elektrische Maschine bei der Ausgabe eines maximalen Drehmoments zu unterstützen, das aktuelle Gangstellungssignal ein Vorwärtsgangsignal ist, das maximale Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine größer ist als das Zieldrehmoment für das Fahren des Fahrzeugs und wenn anhand des aktuellen Drehzahlsignals und des aktuellen Drehmomentsignals der Brennkraftmaschine beurteilt wird, dass sich die Brennkraftmaschine aktuell noch nicht im effizientesten Arbeitsbereich befindet, um zu steuern, dass die Antriebseinheit in einen zweiten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus oder einen dritten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus versetzt wird; wobei im zweiten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus nur die Brennkraftmaschine als Antriebsquelle dient, die elektrische Maschine im Generatormodus arbeitet, die erste Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befindet, die zweite Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet und die dritte und die vierte Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befinden; und im dritten reinen Brennkraftmaschine-Antriebsmodus nur die Brennkraftmaschine als Antriebsquelle dient, die elektrische Maschine im Generatormodus arbeitet, die erste Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet, die zweite und die dritte Kopplungseinheit sich im verbundenen Zustand befinden und die vierte Kopplungseinheit sich im getrennten Zustand befindet.
  21. Steuervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit weiterhin Folgendes umfasst: ein erstes Modul, um den Betrieb der Brennkraftmaschine zu steuern; ein zweites Modul, um den Betrieb der elektrischen Maschine im Elektromotormodus bzw. im Generatormodus zu steuern; ein drittes Modul, um zu steuern, dass sich die erste Kopplungseinheit im verbundenen oder getrennten Zustand befindet, dass sich die zweite Kopplungseinheit im verbundenen oder getrennten Zustand befindet, dass sich die dritte Kopplungseinheit im verbundenen oder getrennten Zustand befindet und dass sich die vierte Kopplungseinheit im verbundenen oder getrennten Zustand befindet.
  22. Steuervorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Modul in die ECU der Brennkraftmaschine integriert ist.
  23. Steuervorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Modul in das Steuergerät der elektrischen Maschine integriert ist.
  24. Steuervorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Modul in das Steuergerät des Komplettfahrzeugs integriert ist.
DE102016223702.0A 2015-12-01 2016-11-29 Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb sowie deren Steuerverfahren und Steuervorrichtung Ceased DE102016223702A1 (de)

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