DE10209514A1

DE10209514A1 - Antriebsstrang

Info

Publication number: DE10209514A1
Application number: DE10209514A
Authority: DE
Inventors: Thomas Pels; Martin Dilzer; Dierk Reitz
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2002-10-10
Anticipated expiration: 2022-03-05
Also published as: KR20020077230A; US6887180B2; DE10209514B4; CN1275790C; US20020177504A1; JP3919579B2; CN1378924A; KR100852595B1; FR2822758B1; JP2002362197A; FR2822758A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine sowie einem Getriebe zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang zum Fortbewegen eines Kraftfahr zeugs in verschiedenen Betriebszuständen, wobei der Antriebsstrang zumindest eine Brennkraftmaschine und zumindest eine mit dieser verbindbare, zumindest eine Generator- und eine Motorfunktion aufweisende Elektromaschine und zu mindest ein zwischen der Brennkraftmaschine und zumindest einem Antriebsrad angeordneten Getriebe mit mehreren, in Abhängigkeit von vom Betriebszustand auswählbaren Übersetzungsstufen umfasst.

Antriebsstränge gemäß dieser Definition werden üblicherweise als Hybridantrie be bezeichnet, wobei mit diesem Hybridantrieb ausgestattete Kraftfahrzeuge mit der Brennkraftmaschine und/oder der Elektromaschine antreibbar sind. Weiter hin kann in speziellen Ausführungsformen derartiger Kraftfahrzeuge beim Ab bremsen die kinetische Energie auf die Elektromaschine übertragen werden und nach deren Umwandlung in elektrische Energie in einem Energiespeicher ge speichert werden.

Hybridantriebe dieser Art sind in der Regel nur dann wettbewerbsfähig, wenn sie über einen ausgezeichneten Wirkungsgrad verfügen und gegenüber herkömmli chen Kraftfahrzeugen mit energiesparenden Motoren, beispielsweise Dieselmo toren, insbesondere mit Direkteinspritzung, über ein entsprechendes Energieein sparpotenzial verfügen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen hybridischen Antriebsstrang vorzuschlagen, der gegenüber bekannten Hybrid antrieben einen verbesserten Wirkungsgrad, eine bessere Ausnutzung der kine tischen Energie beim Verzögern des Kraftfahrzeuges und einen Betrieb von Brennkraftmaschine und/oder Elektromaschine in einem Arbeitsbereich mit besserem Wirkungsgrad aufweist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes, an diese Ausführungsformen angepasstes Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs vorzusehen.

Die Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang zum Fortbewegen eines Kraftfahr zeuges in verschiedenen Betriebszuständen gelöst, der zumindest eine Brenn kraftmaschine und zumindest eine mit dieser verbindbare, zumindest eine Gene rator- und eine Motorfunktion aufweisende Elektromaschine und zumindest ein zwischen der Brennkraftmaschine und zumindest einem Antriebsrad angeord netes Getriebe mit mehreren, in Abhängigkeit von vom Betriebszustand aus wählbaren Übersetzungsstufen mit mindestens folgenden Betriebszuständen umfasst:

a) In einem Zugbetrieb wird das Kraftfahrzeug von der Brennkraftmaschine und/oder von der Elektromaschine angetrieben,
b) in einem Schubbetrieb wird zumindest ein Teil der bei der Verzögerung des Kraftfahrzeuges entstehenden kinetischen Energie in elektrische und/oder Rotationsenergie umgewandelt und zumindest kurzzeitig in zumindest einem entsprechend zur Speicherung dieser Energieformen ausgestalteten Ener giespeicher gespeichert,
c) in einer Kaltstartphase wird die nicht betriebswarme Brennkraftmaschine mittels der Elektromaschine gestartet,
d) in einer Warmstartphase wird die betriebswarme Brennkraftmaschine mittels der Elektromaschine oder mittels einer rotierenden Schwungmasse, die antriebsmäßig zum Start dieser mit der Brennkraftmaschine verbunden wird.

Dieser Hybridantrieb sieht nach dem erfinderischen Gedanken nicht nur die Umwandlung von beim Verzögerungsvorgang des Kraftfahrzeuges anfallender kinetischer Energie ausschließlich in elektrische Energie vor sondern speichert je nach Betriebszustand des Fahrzeuges die anfallende kinetische Energie in Form von elektrischer und/oder mechanischer Energie, beispielsweise Rotationsener gie. Die unterschiedlichen Betriebszustände können dabei Verzögerungsvorgän ge aus verschiedenen Geschwindigkeiten sein, die bei unterschiedlichen Ge schwindigkeiten wieder gestoppt werden oder bis zum Stillstand des Fahrzeugs führen können, wobei weiterhin ein Maß für die Intensität der gewünschten Ver zögerung einbezogen sein kann. Dabei kann die Umwandlung von kinetischer Energie - üblicherweise Rekuperation genannt - in bestimmten Schubzuständen rein elektrisch, in anderen Betriebszuständen rein mechanisch oder auch in kombinierter Weise erfolgen, so dass zum Beispiel ein Schwungrad mechani sche Energie aufnimmt und als Rotationsenergie speichert, während beispiels weise eine Elektromaschine einen anderen Teil der kinetischen Energie in elekt rische Energie umwandelt und in einen elektrischen Energiespeicher, beispiels weise eine Hochleistungsbatterie, einen Hochleistungskondensator und/oder dergleichen speichert. Es versteht sich, dass hierzu die notwendige Leistungs elektronik entsprechend ausgelegt ist.

Weiterhin ist die Elektromaschine sowie die zur mechanischen Rekuperation notwendige Schwungmasse auf die maximal zu gewinnende Energie angepasst. Beispielsweise können Elektromaschine und/oder eine entsprechende Schwungmasse bei einem Mittelklassewagen auf eine rekuperierbare Energie von 3 bis 25 kW, vorzugsweise 5 bis 15 kW abgestimmt sein. Bei Bereitstellung entsprechender Mittel zur Einhaltung von Minimalabständen in einem Kraftfahr zeug und ausreichender vorausschauender Fahrweise kann dabei die Rekupe ration des Fahrzeuges durchaus alternativ zu bekannten Betriebsbremsen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, es kann jedoch auch vorteilhaft sein, insbe sondere in Notsituationen und bei schnellen Bremsvorgängen, eine zusätzliche Bremsvorrichtung vorzusehen. Dabei kann es vorteilhaft sein, die Verzögerungs vorgänge durch Rekuperation und gegebenenfalls mittels einer herkömmlichen Bremsvorrichtung mittels eines gemeinsamen Steuergerätes zu kontrollieren und zu steuern, wobei das Steuergerät zur Übernahme einer funktionsübergreifen den Steuerung und Regelung Fahrzeugs auch andere Funktionen im Fahrzeug beispielsweise Motorsteuerungsfunktionen übernehmen kann. Weiterhin kann das Steuergerät bei Vorhandensein eines Antiblockiersystems dieses in Ab stimmung mit den Verzögerungsvorgängen der Rekuperationsmittel wie Elekt romaschine und/oder mechanische Rekuperationsvorrichtung wie Schwungrad regeln.

Zur Bereitstellung eines mechanischen Energiespeichersystems kann nach dem erfinderischen Gedanken vorgesehen sein, dass die Schwungmasse ein mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und einer Getriebeeingangswelle des Getriebes bezüglich seiner Verdrehbarkeit drehschlüssig verbindbares und von diesen isolierbares Schwungrad ist. Ein derartiges Schwungrad kann beispiels weise mittels zweier Kupplungen isolierbar von der Kurbelwelle und von der Getriebeeingangswelle als Schwungnutzeinheit vorgesehen sein, so dass bei spielsweise bei geschlossener Kupplung zur Getriebeeingangswelle hin rekupe riert wird, wobei die Kupplung zur Kurbelwelle offen sein kann und dadurch das Schwungrad ohne die Schleppverluste der Brennkraftmaschine bei Verzögerung des Fahrzeuges beschleunigt wird. Das so beschleunigte Schwungrad kann nun wiederum mittels der Kupplung zur Kurbelwelle hin mit dieser verbunden werden und die Brennkraftmaschine starten, wobei hierzu wiederum die Kupplung zur Getriebeeingangswelle geöffnet sein kann. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn ein bezüglich seiner Eigenschaften als mechanischer Energiespeicher auf die rekuperierbare kinetische Energie abgestimmtes Schwungrad den Rotor der Elektromaschine bildet. Vorteilhafterweise kann dadurch die Ausbildung eines getrennten Schwungrades entfallen und bei nicht betriebener, das heißt nicht bestromter beziehungsweise nicht mit Stromabnehmern und/oder einem elektri schen Energiespeicher verbundener Elektromaschine rein mechanisch rekupe riert werden oder bei bestromter Elektromaschine elektrisch rekuperiert werden, wobei in diesem Zustand der elektrische Energiespeicher geladen und/oder Stromabnehmer beispielsweise sicherheitsrelevante und/oder den Komfort der Fahrzeuginsassen sicherstellende Stromabnehmer betrieben werden können. Es versteht sich, dass eine Abstimmung des Trägheitsmoments des Rotors als Schwungrad zur mechanischen Rekuperation auch in der Weise erfolgen kann, dass ein Schwungmassenelement zum Zwecke der mechanischen Rekuperation an den Rotor beispielsweise mittels einer Reibungskupplung, Schaltkupplung wie Klauenkupplung, Freiläufe und/oder deren Kombination angekoppelt werden kann und zur Optimierung einer elektrischen Rekuperation, das Trägheitsmo ment durch Abkoppeln dieses Schwungmassenelements vermindert wird. In diesem Zusammmenhang sei der Vollständigkeit halber erwähnt, dass die elekt rische Rekuperation bei bestromter Elektromaschine in diesem Kontext stets eine mechanische Rekuperation, die eine unvermeidbare Beschleunigung des Rotors wegen seiner nicht vernachlässigbaren Masse mit umfasst, beinhaltet.

Zur Steigerung des Wirkungsgrades eines Hybridantriebs kann es weiterhin vorteilhaft sein, bei einer Verzögerung des Fahrzeuges die Übersetzung des Getriebes von dem zumindest einen Antriebsrad her betrachtet ins Schnelle zu verstellen, das heißt, bei einem einsetzenden Verzögerungsvorgang wird die Übersetzung des Getriebes so eingestellt, dass die Drehzahl an der mechani schen und/oder elektrischen Rekuperationsvorrichtung auf maximale Energie ausbeute eingestellt wird. Dies kann bedeuten, dass im Falle einer gewünschten elektrischen Rekuperation eine Übersetzung mit einer auf den Rotor wirkenden Drehzahl gewählt wird, die möglichst nahe an der Drehzahl des Wirkungsgrad optimums und/oder des Leistungsmaximums der Elektromaschine liegt oder im Falle einer reinen mechanischen Rekuperation eine Übersetzung zur Erzielung einer maximalen Drehzahl des Schwungrads eingestellt wird. Die gewünschte Übersetzung kann beispielsweise bei einem Getriebe mit diskreten Gängen ein mittels einer entsprechenden Zahnradpaarung eingestellter Gang sein oder beispielsweise bei einem CVT-Getriebe (continuous variable transmission) oder bei einem sogenannten geared-neutral-Getriebe mit theoretisch unendlicher Übersetzung der Overdrive sein. Es versteht sich, dass die Wahl der Überset zung von der gewünschten Art und Geschwindigkeit Verzögerung und/oder vom Fahrkomfort abhängig gestaltet werden können. Ein erfinderischer Gedanke sieht dabei vor, bei einer Verzögerung des Fahrzeuges zunehmend die Überset zung ins Schnelle durchzuführen und dabei mechanisch zu rekuperieren, das heißt, ohne Beschaltung der Elektromaschine die beim Verzögerungsvorgang anfallende kinetische Energie in Rotationsenergie umzuwandeln und nach Errei chen der höchsten Übersetzung und somit bei dieser Übersetzung maximaler Drehzahl des Schwungrades, beispielsweise des Rotors, die Elektromaschine zuzuschalten und zusätzlich elektrisch zu rekuperieren. Dabei kann bei einer kurzen Verzögerung, beispielsweise von 50 auf 40 km/h eine mechanische Re kuperation stattfinden, die gegenüber der elektrischen Rekuperation einen ener getischen Vorteil deshalb aufweist, weil unter anderem der Wirkungsgrad der Umwandlung von kinetischer in rotatorische Energie besser als derjenige der Umwandlung kinetischer in elektrische Energie ist.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausgestaltungsbeispiel sieht vor, dass während einer gewünschten Verzögerung so lange kinetische Energie in Rotationsenergie transformiert wird, bis die Verstellung des Getriebes vom zumindest einen An triebsrad aus betrachtet ins Schnelle einen Maximalwert erreicht hat und danach die verbleibende kinetische Energie in elektrische Energie transformiert wird. Dabei kann es vorteilhaft sein, nach dem Stillstand des Fahrzeuges die in der Schwungmasse gespeicherte Rotationsenergie zumindest teilweise ebenfalls in elektrische Energie zu transformieren. In einem besonders vorteilhaften Ausfüh rungsbeispiel kann dabei die Rotationsenergie soweit in elektrische Energie umgewandelt werden, dass ein verbleibender Rest der Rotationsenergie nach dem Verbinden des Schwungrades mit der Kurbelwelle zum Start der während des Verzögerungsvorganges abgeschalteten Brennkraftmaschine ausreichend ist.

Wie bereits erwähnt, kann eine Arbeitsweise der Rekuperation in Abhängigkeit von dem Maß der Verzögerung des Fahrzeuges gewählt werden, wobei das Maß die absolute Verzögerung sowie ein daraus gebildeter Gradient sein kann. Dabei kann ein Schaltpunkt, der punktuell oder über einen Bereich den Über gang von mechanischer zu elektrischer Rekuperation festlegt, fest eingestellt sein oder in Abhängigkeit von Betriebsparametern dynamisch veränderbar sein. So kann beispielsweise bei kleinen Verzögerungen oder kleinen Verzögerungs gradienten, bei denen der Wunsch nach einer Erhöhung der Verzögerung von seiten des Fahrers nicht vorhanden ist, die gewinnbare kinetische Energie in Rotationsenergie und nach Überschreiten des Schaltpunktes bei größeren Ver zögerungen oder einem Wunsch des Fahrers nach höherer Verzögerung in elektrische Energie umgewandelt werden. Dieser Schaltpunkt kann bei einer vorgegebenen Verzögerungsschwelle fest eingestellt sein, beispielsweise kann der Schaltpunkt bei Verzögerung zwischen 0,5 m/s² und 3 m/s² vorzugsweise zwischen 1 m/s² und 2 m/s² vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft kann sein, wenn der Schaltpunkt in Abhängigkeit von einer vom Fahrer gewünschten Ver zögerung eingestellt wird. Hier signalisiert der Fahrer mittels einer eindeutigen und messbaren, an die Steuereinheit zu übermittelnden Größe, welche Intensität und Dauer die Verzögerung haben soll. Beispielsweise kann als Maß für die vom Fahrer gewünschte Verzögerung ein aus der Art der Betätigung des Bremspe dals abgeleitetes Signal ausgewertet werden. Dieses Signal kann wiederum ein Drucksignal eines den Betätigungsdruck des Bremspedals aufnehmenden Drucksensors sein, ein sich in einem hydraulischen System zur Betätigung der Bremse aufbauender Druck und/oder dergleichen sein. Bei einer Auslegung des rekuperierenden Systems unterhalb der maximal erforderlichen Bremsenergie kann während einer gewünschten Verzögerung des Kraftfahrzeuges über die Verzögerung durch die Umwandlung der kinetischen Energie hinaus entspre chend der gewünschten Verzögerung eine vorhandene oder zusätzlich instal lierte Betriebsbremse zugeschaltet werden.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme für die Umschaltung zwischen einer rein mechanischen Rekuperation und einer Rekuperation mit beschalteter Elektro maschine kann in der Weise gestaltet sein, dass der Schaltpunkt adaptiv von zumindest einem variablen Betriebsparameter eingestellt wird. So kann sich beispielsweise der Schaltpunkt in Abhängigkeit vom Fahrer und dessen Fahr weise selbst, beispielsweise mittels Fuzzy-Technologien oder einer Berechnung mittels neuronaler Netze, einstellen. So kann beispielsweise bei zügiger Fahrt mit vielen abrupten Bremsvorgängen sofort elektrisch rekuperiert werden, wäh rend bei einer ausgeglichenen, eher als segelnd zu betrachtender Fahrweise die rein mechanische Rekuperation bevorzugt wird. In diese Berechnung des Schaltpunktes kann auch die Wahl einer geeigneten Übersetzung einbezogen werden. Beispielsweise kann bei zügiger Fahrt mit entsprechend abrupten Bremsmanövern schneller ein kleiner Gang beziehungsweise eine kleine Über setzung mit entsprechendem größerem Verzögerungs- und Rekuperationsmo ment vorgesehen sein, während bei vorwiegend langsamen Verzögerungen bei einer durch die Übersetzung einstellenden idealen Drehzahl für die Elektroma schine elektrisch rekuperiert wird.

Ein weiterer erfinderischer Gedanke zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgra des des hybriden Antriebes sieht eine Steuerung des Getriebes in automatisier ter Weise so vor, dass die Brennkraftmaschine im Bereich ihres Minimalverbrau ches betrieben wird und durch den Fahrer vom Antriebsstrang geforderte Leis tungszuwächse, beispielsweise bei einem Überholmanöver, durch den zusätzli chen Antrieb mittels der Elektromaschine eingestellt werden. Hierbei ist es be sonders vorteilhaft, wenn eine aus der Leistung der Brennkraftmaschine im Bereich ihres Minimalverbrauches und aus der Leistung der Elektromaschine gebildete Gesamtleistung des Antriebsstranges über den vom Fahrer wählbaren Leistungsbereich reproduzierbar bereitgestellt wird. Dabei kann es allerdings aus Gründen der gewünschten Reproduzierbarkeit der Gesamtleistung nötig werden, den Bereich des Minimalverbrauchs der Brennkraftmaschine dann zu verlassen, wenn zumindest ein die Leistung Ber Elektromaschine beeinflussenden Para meter die Gesamtleistung mindern würde. Derartige Beeinträchtigungen können beispielsweise drehzahlabhängige und/oder temperaturabhängige Faktoren sein, die die Leistungskennlinie der Elektromaschine beeinträchtigen, der Zustand eines die Elektromaschine speisenden Energiespeichers, beispielsweise der Ladezustand und/oder die Alterung einer Fahrzeugbatterie, die Temperatur einer die Elektromaschine steuernden und/oder mit elektrischer Energie versorgenden Leistungselektronik sein. Die Abweichung vom Minimalverbrauch kann dann in der Weise erfolgen, dass bei einer Beeinträchtigung der Leistung der Elektroma schine von der optimalen Annäherung an den Maximalverbrauch der Brenn kraftmaschine vom Minimalverbrauch im selben Maße abgewichen wird, wie der zumindest eine beeinflussende Parameter die Leistung der Elektromaschine mindert.

Ein weiterer, erfinderischer Gedanke zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Hybridantriebs sieht eine Elektromaschine vor, die wahlweise mit der Getriebe eingangswelle oder mit einer mit dem zumindest einen Antriebsrad in Wirkver bindung stehenden Getriebeausgangswelle des Getriebes verbindbar ist. Auf diese Weise kann die Elektromaschine jeweils mit der Welle wirkverbunden werden, die bezüglich ihres drehzahlabhängigen Leistungsmaximums den bes ten Drehzahlbereich anbietet. Hierzu kann beispielsweise ein Antriebsstrang vorgesehen sein, bei dem die Elektromaschine in einem automatisierten Last schaltgetriebe mit einer die Getriebeeingangswelle mit der Kurbelwelle schaltbar verbindenden Anfahrkupplung und einer die Getriebeausgangswelle und die Elektromaschine mit der Kurbelwelle schaltbar verbindenden Lastkupplung vor gesehen ist, wobei die Verbindung zwischen der Elektromaschine und der Ge triebeausgangswelle mittels einer Klauenkupplung trennbar ist, so dass die E lektromaschine bei geschlossener Klauenkupplung und geöffneter Lastschalt kupplung mit der Getriebeausgangswelle und bei geöffneter Klauenkupplung und jeweils geschlossener Anfahr- und Lastschaltkupplung mit der Getriebeein gangswelle verbunden ist. Hierbei kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn die Elektromaschine die Drehzahl der Getriebeeingangswelle auf die Drehzahl der Getriebeausgangswelle beim Einlegen von zumindest einem Gang synchroni siert. Weiterhin kann die Elektromaschine verbindbar beispielsweise mittels einer Reibungskupplung mit der Kurbelwelle ausgestaltet sein, so dass während einer Rekuperation die Brennkraftmaschine von der Elektromaschine abtrennbar ist und bei geschlossener Kupplung die Elektromaschine die Brennkraftmaschine im Stillstand starten kann.

Aus energetischen Gründen kann es weiterhin vorteilhaft sein, beim Stillstand die Brennkraftmaschine abzustellen und vor dem Anfahren wieder zu starten. Aus Komfortgründen und Gründen der sicherheitsrelevanten Technik kann es dabei besonders vorteilhaft sein, die Brennkraftmaschine bei einer Anfahranfor derung durch den Fahrers möglichst früh zu starten. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird hier vorgeschlagen, die Brennkraftmaschine, sofern der Fahrer das Bremspedal betätigt während des Stillstands betätigt hatte, die Brennkraft maschine sofort beim Loslassen des Bremspedals und nicht erst beim Betätigen des Gaspedals zu starten, wodurch in diesem zeitkritischen Bereich ein wesent licher Beitrag zur schnelleren Verfügbarkeit des Drehmoments der Brennkraft maschine erzielt werden kann.

Eine weitere Ausführungsform nach einem erfinderischen Gedanken sieht vor, bei einer Rekuperation die anfallende kinetische Energie bei einer Verzögerung des Fahrzeugs in eine Klimaanlage, beispielsweise in einen Klimakompressor umzuleiten, wobei dieser Klimakompressor so vorgesehen sein kann, dass er sowohl einen Kühl- auch einen Heizbetrieb aufweisen kann. Dabei wird vorteil hafterweise der Klimakompressor, der vorzugsweise mit Kohlendioxid betrieben sein kann, direkt mit dem Getriebe wirkverbunden, wobei das Getriebe auch die Elektromaschine aufnimmt und diese verbindbar mit einer Getriebeeingangs welle, Getriebeausgangswelle oder Vorgelegewelle ist. Besonders vorteilhaft kann die Anordnung des Klimakompressors an einer der Getriebeeingangswel len eines Doppelkupplungsgetriebes sein, wobei die Elektromaschine an der selben oder an der anderen Getriebeeingangswelle angeordnet sein kann. Durch die Anordnung des Klimakompressors im Bereich des Getriebes kann erreicht werden, dass bei abgekoppelter Brennkraftmaschine im Schubbetrieb der Klimakompressor betrieben werden kann, beispielsweise durch die Elektro maschine und/oder durch aus dem Schubbetrieb freiwerdende kinetische Ener gie, und dadurch das Fahrzeug geheizt und/oder gekühlt werden kann. Dies kann insbesondere in Verbindung mit Brennkraftmaschinen, beispielsweise Dieselmotoren mit Direkteinspritzung, vorteilhaft sein, da die zum Heizen ge nutzten Wärmeverluste niedrig sind. Es versteht sich, dass Klimakompressor und Elektromaschine auch direkt miteinander im Getriebe antriebsmäßig gekop pelt sein können.

Eine weiteres vorteilhaftes Ausgestaltungsbeispiel nach einem erfinderischen Gedanken sieht an einem Antriebsstrang mit einer Reibungskupplung, die bei spielsweise das Getriebe an die Brennkraftmaschine trennbar ankoppelt und während des Startvorgangs die Elektromaschine mit der Brennkraftmaschine verbindet, vor, dass während des Startvorgangs diese Reibungskupplung nur soweit geschlossen wird, wie es zum Übertragen des Startmoments von der Elektromaschine auf die Brennkraftmaschine nötig ist. Auf diese Weise kann die Kupplung bei gestarteter Brennkraftmaschine schneller gelöst und im Getriebe ein Anfahrgang früher eingelegt werden, so dass insgesamt das Fahrzeug schneller als mit während des Startvorgangs ganz geschlossener Reibungs kupplung angefahren werden. Alternativ oder parallel hierzu kann die Reibungs kupplung zum Bewirken einer axialen Verspannung einer mit Reibbelägen aus gestatteten Kupplungsscheibe beispielsweise durch zwei Druckplatten, wobei eine Druckplatte axial fest und die zweite mit dieser axial verlagerbar und dreh fest verbunden sein kann, von einem Energiespeicher mit einem linearem Weg/Kraft-Verhältnis beaufschlagt werden kann. Hierdurch kann ein linear an steigendes Moment beim Schließen und ein linear abfallendes Moment beim Öffnen der Kupplung erzielt werden, was insgesamt zu einer Verkürzung der Aus- und Einrückzeiten führen kann. Eine weitere Verkürzung der Zeit bis zum Anfahren des Fahrzeugs nach dem Start der Brennkraftmaschine kann erzielt werden, indem die mittlerweile zum Einlegen des Anfahrganges geöffnete Rei bungskupplung zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe sofort an den Tast punkt gefahren wird und nach Erreichen einer Synchronisation des einzulegen den Ganges das Kraftfahrzeug angefahren wird. Der Tastpunkt ist dabei der Punkt einer axialen Wegstrecke des Ausrückers den Energiespeicher, der die axiale verlagerbare Druckplatte beaufschlagt, soweit axial verlagert, dass gerade noch keine Reibung zur Kupplungsscheibe und damit gerade noch keine Dreh momentübertragung von der Brennkraftmaschine auf das Getriebe erfolgt. Durch dieses Fahren an den Tastpunkt wird im Moment der erfolgten Synchronisierung der Zeitbetrag gewonnen, der zum Anfahren des Tastpunkts nach der Synchro nisation nötig gewesen wäre.

Ein weiterer erfinderischer Gedanke sieht eine Wirkungsgradverbesserung für einen Antriebsstrang vor, bei dem die Brennkraftmaschine direkt mit der Elekt romaschine verbunden ist, vor. Derartige mit einem sogenannten Kurbelwellen startergenerator ausgestatteten Hybridantriebe sind kostengünstig herzustellen, da eine zwischen der Elektromaschine und Brennkraftmaschine angeordnete Kupplung, die üblicherweise während der Rekuperation die Brennkraftmaschine von der Elektromaschine trennt, entfällt. Dieser wirtschaftliche Vorteil wird in Ausführungsformen nach dem Stand der Technik durch den Nachteil erkauft, dass während der Rekuperation die Brennkraftmaschine mit ihrem Schleppmo ment mitgeschleppt wird und daher die gewinnbare kinetische Energie während einer Verzögerungsphase des Kraftfahrzeugs um das Schleppmoment, bei einer Brennkraftmaschine in einem Mittelklassewagen immerhin ca. 10-15 kW bei 3000 U/min. gemindert wird. Untersuchungen haben gezeigt, dass bei derartigen Antriebssträngen ein Schalten ins Schnelle wie oben beschrieben das Schlepp moment unnötig erhöht, da das Schleppmoment der Brennkraftmaschine übli cherweise mit der Drehzahl zunimmt. Entgegen dieser Strategie ist es bei den hier vorliegenden Antriebssträngen besonders vorteilhaft, im Schubbetrieb in dem Getriebe einen Gang einzulegen, der einen Schubbetrieb der Brennkraft maschine bei geringen Drehzahlen zuläßt. Dadurch wird die Elektromaschine ebenfalls bei kleineren Drehzahlen betrieben, die Gesamtenergiebilanz ist je doch bei dieser Schaltstrategie besser und es kann während der Rekuperati onsphase mehr Energie eingespart werden als bei einem Belassen des Getrie bes in einem niedrigeren Gang. Dabei kann es vorteilhaft sein, einen Gang ein zulegen beziehungsweise bei einem CVT-Getriebe eine Übersetzung zu wählen, die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf kleiner 1500 U/min, vorzugsweise kleiner 1000 U/min begrenzt.

Einen weiteren erfinderischen Beitrag zur Erhöhung des Wirkungsgrads bei einem Antriebsstrang mit Kurbelwellenstartergenerator sieht ein Ausführungs beispiel eines Antriebsstrangs vor, bei dem im Schubbetrieb die Elektromaschine solange zum Abbau der kinetischen Energie im Generatorbetrieb betrieben wird, bis eine in der Brennkraftmaschine vorgesehene Schubabschaltung deaktiviert wird, wobei nach Deaktivierung der Schubabschaltung eine zwischen Brenn kraftmaschine und Getriebe angeordnete Anfahrkupplung geöffnet und die Brennkraftmaschine abgeschaltet wird. Hierdurch kann bis zum Zeitpunkt der aus Komfortgründen erfolgenden Aufhebung der Schubabschaltung ohne Treib stoffverbrauch rekuperiert werden und danach vor beginnendem Treibstoff verbrauch in der Leerlaufphase zur Vermeidung von unnötigem Treibstoff verbrauch Brennkraftmaschine abgestellt werden. Auf diese Weise kann ein sofortiges Anfahren ohne Neustart der Brennkraftmaschine mit noch nicht abge stellter Brennkraftmaschine bis zur Deaktivierung der Schubabschaltung erfol gen.

Eine weitere vorteilhafte, alle Hybridantriebe betreffende Ausführung eines An triebsstrangs nach dem erfinderischen Gedanken sieht eine Absenkung des Verdichtungsverhältnisses der Brennkraftmaschine während des Startvorgangs vor. Eine Absenkung des Verdichtungsverhältnisses während des Starts kann beispielsweise in einer Veränderung des Hubraums durch Axialverlagerung der Kurbelwelle und/oder des Zylinderkopfs und/oder durch eine Variation der Steu erzeiten erfolgen. Um einen Startvorgang noch sicher durchführen zu können, kann beispielsweise das Verdichtungsverhältnis von 14 auf 8 reduziert werden und damit eine Startleistung deutlich reduziert werden. Da die erforderliche Leistung zum Start einer Brennkraftmaschine von seinem Verdichtungsverhältnis abhängt, kann bei einem Absenken des Verdichtungsverhältnisses Energie gespart werden und außerdem die Elektromaschine zum Starten der Brenn kraftmaschine entsprechend mit geringerer Leistung dimensioniert werden, ins besondere wenn sie nur aus Gründen des aufzubringenden Startmoments, beispielsweise bei Brennkraftmaschine mit hoher Verdichtung und/oder einer großen Anzahl von Zylindern stärker dimensioniert sein müsste als für Genera tor- und/oder Rekuperationszwecke vorteilhaft ist. Hierzu sei bemerkt, dass die Elektromaschine beispielsweise in bestimmten Generator-, Rekuperations- und/oder Boosterbetriebsweisen auch kurzzeitig über die Nennleistung hinaus belastet werden kann und damit prinzipiell Elektromaschine mit kleinerer Leis tung vorteilhaft sein können, wenn auch das geforderte Startmoment kleiner ausgelegt werden kann.

Weiterhin kann vorgesehen sein, um möglichst frühzeitig nach der Beendigung einer Rekuperation wieder Drehmoment an die Ausgangswelle übertragen zu können, die Brennkraftmaschine nicht vollständig mittels einer Kupplung von der Getriebeeingangswelle zu trennen sondern die Brennkraftmaschine bei niedrigen Drehzahlen, beispielsweise bei Drehzahlen kleiner 1000 U/min, vorzugsweise Leerlaufdrehzahl mitzuschleppen, indem beispielsweise die Kupplung schlupfend betrieben wird. Der daraus resultierende Mehrverbrauch hält sich in Grenzen. Beim Anfahren oder nach einem Rekuperationsvorgang erneutem Beschleunigen kann jedoch die Kupplung schneller Moment übertragen und damit das Anfahren beziehungsweise Beschleunigen nach einer Rekuperation sicherer und komfortabler machen, weil die Brennkraftmaschine nicht wieder gestertet werden muß. Alternativ oder zusätzlich kann in diesem Betriebszustand die Verdichtung und/oder das Verdichtungsverhältnis gesenkt werden, die Brennraumventile können teilweise geöffnet werden und/oder ein oder mehrere Arbeitszylinder können abgeschaltet werden.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausgestaltungsbeispiel eines hybridischen Antriebs strangs kann eine Elektromaschine vorsehen, die in räumlicher Nähe einer An fahrkupplung angeordnet ist. Für derartige Ausführungen kann vorteilhafterweise vorgesehen werden, dass die Anfahrkupplung bezüglich ihrer Wärme entwi ckelnden Schlupfeigenschaften und die Elektromaschine hinsichtlich ihrer Wär meentwicklung während ihres Betriebs insbesondere im Bereich ihres Leis tungsmaximums oder kurzzeitig darüber in Abhängigkeit ihres Wärmeeintrags angesteuert werden, das heißt bei Auftreten eines Wärmeeintrags zumindest eines der Aggregate - Elektromaschine und/oder Reibungskupplung - werden beide Aggregate so betrieben, dass der Wärmeeintrag nicht zu Schäden führt. Dies kann bedeuten, dass bei einer schlupfenden Kupplung die Leistung der Elektromaschine zurückgenommen wird oder in Extremfällen sogar abgeschaltet wird, um den notwendigen Wärmeeintrag in die Umgebung zu minimieren und auf einem Maß zu halten, welches nicht zu dauerhaften Schäden an Materialien in der Umgebung der Aggregate führt. Weiterhin kann bei Betriebszuständen der Elektromaschine mit einem großen Wärmebeitrag der schlupfende Betrieb ver mieden oder eine Betätigung der Kupplung und damit gegebenenfalls ein Schaltvorgang zeitlich verschoben werden. Auch kann es vorteilhaft sein bei hohen Temperaturen im Bereich der Aggregate zumindest in entsprechenden Zeitintervallen auch beide Aggregate so zu betreiben, dass möglichst wenig Wärmeenergie entsteht, selbst wenn der Wärmeeintrag nur von einem Aggregat verursacht wurde. Der erfinderische Gedanke kann auch in vorteilhafterweise vorausschauend angewendet werden, indem bei sich abzeichnender Überhit zung des Bauraums im Bereich der Aggregate, beispielsweise in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, einer zu bewältigenden Steigung, der An hängelast und/oder der Fahrzeugbeladung die Elektromaschine und/oder die Reibungskupplung entsprechend mit vermindertem Wärmeeintrag betrieben werden. Es versteht sich, dass diese Vorgänge durch eine zentrale Steuereinheit gesteuert werden können, die in der Lage ist, entsprechende Priorisierungen von Abläufen beim Betrieb des Fahrzeugs vorzunehmen, so dass sicherheitsrele vante und Komfort ausbildende Vorgänge entsprechend gewertet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsbeispiele mit einem CVT-Getriebe können während der Rekuperation die Übersetzung des CVT-Getriebes so vorsehen, dass die Elektromaschine bei maximalem Wirkungsrad und/oder maximaler Leistung betrieben wird. Hier kann es besonders vorteilhaft sein, den Rotor zu erst ohne Bestromung zu betrieben und mechanisch zu rekuperieren und die Elektromaschine erst bei Erreichen der Drehzahl im Bereich des maximalen Wirkungsgrads beispielsweise bei Nenndrehzahl oder bei Erreichen der Dreh zahl der maximalen Leistung zu bestromen. Die Einstellung der Übersetzung des CVT-Getriebes durch Verstellung der Kegelscheiben kann zur Steuerung der Drehzahl der Elektromaschine während eines Rekuperationsvorganges vorteil hafterweise mit einem aus der vom Fahrer gewünschten Verzögerung abgeleitet werden. Hierzu wird ein vom Fahrer abgegebenes Signal, das dem Verzöge rungswunsch entspricht ausgewertet und in eine Steuergröße zur Veränderung der Übersetzung umgewandelt. Als vom Fahrer abgegebene Signale kann bei spielsweise die Stellung des Bremspedals, der auf dem Pedal lastende und vom Fahrer erzeugte Druck beziehungsweise ein in einer hydraulischen Bremsanlage anliegende Druck, wobei dieser Druck erst ab einem bestimmten Wert, bei spielsweise einem Wert für eine erwünschte Notbremsung, auf die Betriebs bremse geleitet werden kann und zuvor nur zur Signalbildung dienen kann, wo bei die vom Fahrer entsprechend dem von ihm erzeugten Druck einzuleitende Verzögerung mittels Rekuperation erwirkt werden kann. Ein vorteilhaftes Ausfüh rungsbeispiel hierzu kann eine Sollwertvorgabe durch den Fahrer vorsehen, mit der ein übergeordnetes Bremsenmanagement gesteuert wird, das die einzelnen Verzögerungsabläufe regelt, beispielsweise auch Notbremsungen, Bremsungen mit einer Aktivierung eines Antiblockiersystems und dergleichen. Dabei kann die tatsächliche Verzögerung durch Raddrehzahlsensoren, beispielsweise mittels vorhandener Drehzahlsensoren eines Antiblockier- und/oder eines Antischlupf regelungssystems bestimmt und als weitere vom Bremsenmanagement zu ver arbeitende Meßgröße berücksichtigt werden. Bei einer Beschleunigung nach einem Rekuperationsvorgang kann weiterhin beispielsweise die Drosselklappen stellung oder beispielsweise auch die zeitliche Ableitung der Verstellung als Signal des Fahrers für das Maß der gewünschten Beschleunigung zur entspre chenden Verstellung der Kegelscheiben des CVT-Getriebes zur Einstellung der geeigneten Übersetzung herangezogen werden. Dabei kann die Abweichung von gewünschter und tatsächlicher Übersetzung zu einer Regelschleife, die die Änderung der Übersetzung des CVT-Getriebes einstellt, ausgebildet werden und somit beispielsweise ein konstantes Verzögerungsverhalten insbesondere bei Bergabfahrten erzielt werden. Als weitere Einflussgrößen können dem Brem senmanagement Vorsteuergrößen, die vorzugsweise als feste Parameter einge geben werden können, um beispielsweise die Rechenleistung des Manage mentsystems nicht zu überfordern, wie beispielsweise das maximal übertragbare Moment einer Kupplung zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe, das Maxi malrrioment oder die Kennlinie der Elektromaschine, das maximale Bremsmo ment der Betriebsbremse sowie gegebenenfalls deren Wirkungs- und Ansprech kennlinie und/oder dergleichen vorgegeben werden.

Ein weiterer erfinderischer Gedanke sieht nach einem Rekuperationsvorgang, bei dem eine Anfahrkupplung zwischen Brennkraftmaschine und CVT-Getriebe während des Rekuperationsvorganges geöffnet ist, wobei die Brennkraftmaschi ne stillgelegt ist und von der durch eine weitere Trennkupplung von der Ab triebswelle des Getriebes getrennten Elektromaschine nach Schließen der An fahrkupplung mittels eines Impulsstarts angeworfen wird, eine Regelung der Drehzahl der Elektromaschine in Abhängigkeit von dem vom Fahrer gewünsch ten Beschleunigungsmoment vor. Dabei kann der Fahrer mittels eines Steuer signals, das beispielsweise aus der Drosselklappenstellung ableitbar ist, ein Maß für die gewünschte Beschleunigung mit einem damit verbundenen Drehmoment der Brennkraftmaschine vorgeben, wobei sich die gewünschte Beschleunigung in Form einer Zuordnung des Drehmoments zur Drehzahl der Brennkraftmaschi ne ermitteln läßt. Diese Drehzahl wird nun nach dem erfinderischen Gedanken bereits vor dem Schließen der Anfahrkupplung an der Elektromaschine einge stellt, so dass die Brennkraftmaschine nach dem Schließen der Anfahrkupplung auf die Drehzahl beschleunigt wird, bei dem sie das vom Fahrer angeforderte Drehmoment abgibt. Gleichzeitig kann das CVT-Getriebe auf die bei der einge stellten Drehzahl optimale Übersetzung eingestellt werden und die Trennkupp lung mit entsprechend geringen Schlupf geschlossen werden.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zum Steuern, Regeln und Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit den zuvor beschriebenen vorteilhaften Ausführungs formen von Antriebssträngen.

Die Erfindung wird anhand er Fig. 1 bis 11 näher erläutert. Dabei zeigen

Die Fig. 1 bis 5 Ausführungsbeispiele eines Antriebsstrangs mit einer Brennkraftmaschine, einem Lastschaltgetriebe mit diskreten Gangstufen und einer Elektromaschine,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel eines Antriebsstrangs mit einer Brennkraftmaschine, einem CVT-Getriebe und einer Elektromaschine,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel eines Antriebsstrangs mit einer Brennkraftmaschine, einem geared-neutral-Getriebe und einer Elektromaschine und

die Fig. 8 bis 11 Diagramme zur Darstellung der rekuperierbaren Energie in Abhängigkeit von der Betriebsweise eines Antriebsstrangs gemäß des erfinderischen Gedankens.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen jeweils zueinander ähnliche Antriebsstränge 10, 110, 210, 310, 410, wobei jeweils gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind und ähnliche Teile durch Voranstellung einer Ziffer voneinander unterschieden werden. Der Antriebsstrang 10, 110, 210, 310, 410 weist eine Brennkraftmaschine 11 auf, die mittels einer an deren Kurbelwelle 12 angeordneten Kupplung 13 mit der Eingangswelle 14 des Lastschaltgetriebes 15, 115, 215, 315, 415 verbindbar ist. Zwischen der Kurbelwelle 12 und der Getriebeeingangswelle 14 kann dabei eine Torsionsschwingungs dämpfungseinrichtung 16 in der Kupplungsscheibe der Kupplung 13 und oder in einem geteilten Schwungrad vorgesehen sein kann. Auf der Getriebeeingangswelle 14 sind die Festräder 17, 18, 19, 20, 21, 22 (Festrad 21 fehlt in Fig. 1) angeordnet, die jeweils mit auf der Getriebeausgangswelle 23 angeordneten Losrädern 25, 26, 27, 28, 29, 30, 35 (Losrad 29 fehlt in Fig. 1) kämmen und dadurch die Zahnradpaare für die unterschiedlichen Übersetzungen der Gänge 1 bis 4, R (Fig. 1), bzw. der Gänge 1 bis 5, R (Fig. 2-5) bilden. Der jeweils letzte Gang, das heißt der Gang mit der größten an der Getriebeausgangswelle 23 erreichbaren Drehzahl - in Fig. 1 Gang 5 und in den Fig. 2 bis 5 Gang 6 - ist mittels eines um die Getriebeeingangswelle 23 angeordneten Losrades 30 über einem diesem kämmenden Zahnrad 31, das um die Getriebeeingangswelle 14 angeordnet ist und drehfest mit der Lastschaltkupplung 32 verbunden ist, mit der Lastschaltkupplung 32 antriebsmäßig verbunden. Dabei können die beiden Kupplungen 13, 32 in einem Gehäuse als Doppelkupplung ausgestaltet sein und im Kraftfluss zwischen dem Zahnrad 30 beziehungsweise der Getriebeausgangswelle 23 und der Kurbelwelle 12 kann eine weitere Dämpfungseinrichtung 33 vorgesehen sein, die wiederum in die entsprechende Kupplungsscheibe integriert oder durch ein geteiltes Schwungrad gebildet sein kann. Es versteht sich, daß der Rückwärtsgang R durch ein zwischen den Zahnrädern 22 und 35 angeordnetes Reversierrad 34 eine Drehrichtungsumkehr erfährt. Die Losräder werden jeweils paarweise mittels einer Schaltkupplung wie hier beispielsweise mittels einer angedeuteten axial verlagerbaren Schiebehülse 36, 37, 38 mit auf der Getriebeausgangswelle 23 drehfest angebrachten Festrädern 39, 40, 41 zur Schaltung des entsprechenden Ganges 1 bis 6 unter Ausbildung eines Formschlusses verbunden. Die Schiebehülsen 36, 37, 38 werden zur Betätigung beziehungsweise zum Einlegen eines Gangs mittels nicht dargestellter Aktoren beispielsweise elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Aktoren axial verlagert, wobei der zwischen den Aktoren und den Schiebehülsen entsprechend kinematisch angepasste Übertragungsmittel wie Schaltstangen, Schaltwellen und Getriebe vorgesehen sein können. Die beiden als Anfahrgänge vorgesehenen Gänge 1 und R sind dabei jeweils mit einer Synchronisationseinrichtung 42, 43 ausgestattet, die Synchronisation der übrigen Gänge erfolgt ohne Synchronisationseinrichtungen über entsprechende Überschneidungsschaltungen der Kupplungen 13, 32 und/oder durch Abbremsen oder Beschleunigen der Elektromaschine 50.

Die verschiedenen Ausgestaltungsbeispiele der Antriebsstränge 10, 110, 210, 310, 410 unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Anordnung und Beschaltung der Elektromaschine 50, sowie der Vorsehung und Unterbringung eines Gangs 6. Hierzu zeigt die Fig. 1 ein Lastschaltgetriebe 15 mit den Gängen 1 bis 5, R, wobei der Rotor 51 der Elektromaschine 50 direkt mit der Lastschaltkupplung 32 beispielsweise über das Zahnrad 31 sowie ein zusätzlich mit dem Rotor und dem Zahnrad 31 kämmendes Zahnrad 52 zur Erhöhung der Übersetzung verbunden ist. Durch die Anbindung der Elektromaschine 50 an das Zahnrad 31 ist die Elektromaschine 50 grundsätzlich mit dem Gang 5 antriebsmäßig verbunden, so daß in dem gezeigten Ausführungsbeispiel stets ein festes Übersetzungsverhältnis sowohl bei dem Antrieb des Fahrzeugs über die Getriebeausgangswelle als auch bei einer Rekuperation, bei der kinetische Energie über die Getriebeausgangswelle 23 in das Getriebe 15 eingetragen wird. Der Start der Brennkraftmaschine erfolgt bei Neutralstellung der Schiebehülsen 36, 37, 38 und geschlossener Kupplung 13 sowie bei geschlossener Kupplung 32. In diesem Betriebszustand ist keiner der Gänge 1 bis 5, R eingelegt, so daß dieser Zustand auch beispielsweise bei schlechtem Zustand des Energiespeichers während des Stillstands des Fahrzeugs zum Laden des Energiespeichers bei nicht abgestellter Brennkraftmaschine 11 benutzt werden kann. Im Rekuperationsmodus werden vorzugsweise beide Kupplungen 13, 32 ebenfalls geöffnet und der Gang 5 mittels der Schiebehülse 38 eingelegt. Dies ist auch die Einstellung zum rein elektrischen Betrieb des Fahrzeugs mittels der Elektromaschine 50. Bei dem Betrieb des Kraftfahrzeugs mittels der Brennkraftmaschine 11 kann die Elektromaschine 50 bei geöffneter Lastschaltkupplung 32 und eingelegtem Gang 5 im Generatorbetrieb Strom erzeugen oder im Motorbetrieb die Brennkraftmaschine 11 unterstützen. ist einer der Gänge 1 bis 4, R eingelegt kann die Elektromaschine 50 mit der Brennkraftmaschine 11 über die Lastschaltkupplung 32 mit der Kurbelwelle 12 verbunden werden, so daß sie im Generatorbetrieb direkt von der Kurbelwelle 12 angetrieben werden kann beziehungsweise im Antriebsmodus Drehmoment in die Getriebeeingangswelle 14 einleiten kann. Während einer Schaltung zwischen den Gängen 1 bis 4 kann die Lastschaltkupplung 32 schlupfend betrieben werden und die Schiebehülse 38 den Gang 5 einlegen, so daß während einer Zugkraftunterbrechung nach Auslegen eines Gangs und vor dem einlegen des neuen Gangs über Gang 5 Drehmoment auf die Getriebeausgangswelle 23 eingeleitet wird und das Antriebsmoment während der Zugkraftunterbrechung zumindest vermindert erhalten bleibt. Alternativ oder zusätzlich kann die Elektromaschine 50 Drehmoment in die Getriebeausgangswelle einleiten, so daß die Kupplung 32 während des Schaltvorgangs ganz geöffnet bleiben kann und die Brennkraftmaschine während dieser Zeit kein Drehmoment in die Getriebeausgangswelle einleitet.

Um bei einer Verzögerung des Fahrzeugs die kinetische Energie über die Antriebsräder in die Getriebeausgangswelle 23 und von dort in die Elektromaschine 50 einzuspeisen beziehungsweise während der mechanischen Rekuperation in den Rotor 51, der eine Schwungmasse zur Erhöhung des maximal nutzbaren Trägheitsmoments zur Speicherung von Rotationsenergie aufweisen kann, wird die Anfahrkupplung 13 sowie die Lastschaltkupplung 32 geöffnet und das Gangrad 30 des Gangs 5 mit der Getriebeausgangswelle verbunden. Durch die zwischen dem Gangrad 31 und dem Rotor 51 eingestellte Übersetzung wird der Rotor 51 schon bei kleinen Drehzahlen der Getriebeausgangswelle 23 entsprechend beschleunigt. Nach dem erfinderischen Gedanken wird bei der Verzögerung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Ausgangsgeschwindigkeit bei beginnender Verzögerung, Verzögerungsgradient, Beladung des Fahrzeugs, Ladungszustand des elektrischen Energiespeichers und/oder dergleichen entweder mechanisch oder elektrisch rekuperiert. Bei der mechanischen Rekuperation wird lediglich der Rotor 51 und gegebenenfalls dessen zusätzlich angebrachte Schwungmasse beschleunigt und Rotationsenergie gespeichert. Hierzu kann es vorteilhaft sein, während eines Stillstands des Fahrzeugs den Gang 5 auszulegen, so daß der Rotor 51 nach dem Schwungnutzprinzip frei drehen kann und gegebenenfalls nach Schließen der Lastschaltkupplung 32 die Brennkraftmaschine 11 wieder starten kann, die vorteilhafterweise sofort nach dem Stillstand des Fahrzeugs oder bereits im Schubbetrieb nach dem Öffnen der Kupplung 13 abgeschaltet werden kann. Weiterhin kann es insbesondere bei hohen Drehzahlen des Rotors 51 vorteilhaft sein, die Elektromaschine 50 solange im Generatorbetrieb zuzuschalten, daß die Drehzahl des Rotors infolge der elektrischen Arbeit der Elektromaschine verzögert wird, daß ein nahezu reibungsfreies Einrücken der Schaltkupplung 32 möglich ist. Es versteht sich, daß die Drehzahl nur soweit gesenkt wird, daß die Brennkraftmaschine gerade noch im warmen Zustand gestartet werden kann. Die elektrisch Rekuperation während des Verzögerns des Fahrzeugs nutzt den selben Kraftweg wie die mechanische Rekuperation mit dem Unterschied, daß die Elektromaschine 50 im Generatorbetrieb betrieben wird und somit elektrische Energie erzeugt, die in einen elektrischen Energiespeicher abgeführt wird und/oder Stromverbrauchern - insbesondere sicherheitsrelevanten und den Fahrzeugkomfort erhaltenden Stromabnehmern - zur Verfügung steht.

Insbesondere im Stillstand des Fahrzeugs kann es vorteilhaft sein, im Rotor gespeicherte Rotationsenergie in elektrische Energie umzuwandeln, und damit elektrische Energie für entsprechende Stromabnehmer zu erzeugen, so daß der elektrische Energiespeicher, beispielsweise eine Batterie, nicht über Gebühr belastet wird.

Fig. 2 zeigt im Unterschied zu Fig. 1 ein Lastschaltgetriebe 115 mit 6 Gängen, bei der zur Bildung des Gangs 6 ein zusätzliches Gangrad 30 als Losrad auf der Getriebeausgangswelle 23 angeordnet ist und dieses Losrad mit eine Festrad 45 mittels einer zusätzlichen Schiebehülse 44 verbindbar ist. Die Elektromaschine 50 mit dem Rotor 51 ist in der selben Weise über das Zahnrad 31 an den Gang 6 angebunden wie in Ausführungsbeispiel 10 der Fig. 1 die Elektromaschine 50 an den Gang 5 angebunden. Ist.

Fig. 3 zeigt abweichend zu den Ausführungsbeispielen 15, 115 der Fig. 1 und 2 eine Antriebsstrang 210, bei dem der Rotor 51 mittels einer Schaltkupplung 53 abkoppelbar am Festrad 21 des Ganges 5 angebunden ist. Der Gang 6 ist dabei über das Zahnrad 31 mit der Lastschaltkupplung 32 verbunden. Diese Anordnung hat insbesondere den Vorteil, daß während Schaltvorgängen beispielsweise einem Schaltvorgang von Gang 2 nach Gang 3, der Rotor 51 mittels der Schaltkupplung 53 von dem Gang 5 abkoppelbar ist, so daß sich das Trägheitsmoment des Rotors, das zum Zwecke einer mechanischen Rekuperation entsprechend hoch sein sollte und sich während des Schaltvorgangs sich auf die Synchronisationsvorgänge negativ auswirken kann, bei der Synchronisation nicht störend auswirkt. Bei Bedarf kann jedoch die Elektromaschine 50 Schaltvorgänge unterstützen, indem sie die Getriebeeingangswelle 14 beschleunigt oder verzögert. Weiterhin kann sie über das Gangrad 29 und geschalteter Schaltkupplung 38 zusätzlich die Getriebeausgangswelle 23 bei geöffneter Lastschaltkupplung 32 beschleunigen oder verzögern.

Fig. 4 zeigt eine weitere Variante 310 des Antriebsstranges 210 der Fig. 3, wobei die Schaltkupplung 53 zwei Schaltpositionen schalten kann, nämlich eine erste, bei der der Rotor 51 über das Festrad 21 mit dem Gang 5 verbunden wird und eine zweite Position, bei dem die Elektromaschine direkt mit der Kurbelwelle 12 verbindbar ist, wobei hierzu in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Losrad 54 mit dem Kupplungsgehäuse 55 der Kupplungen 13, 32 verzahnt ist. Es versteht sich, daß neben diesen beiden Einstellungen auch eine Neutralposition der Schaltkupplung 53 möglich ist. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, daß die Elektromaschine insbesondere im Stillstand und bei schlechtem Ladezustand des elektrischen Energiespeichers eine direkte Verbindung mit der Brennkraftmaschine 11 verbunden werden kann, so daß beispielsweise beim Stop-and-Go-Verkehr der elektrische Energiespeicher direkt nachgeladen werden kann. Hierzu wird die Brennkraftmaschine beim Stillstand nicht abgestellt, sondern treibt die Elektromaschine im Generatorbetrieb an. Diese direkte Verbindung zur Kurbelwelle 12 ist gegenüber einer Schaltung des Rotors über die geschlossene Schaltkupplung 32 in den Fig. 1 bis 3 mit weniger Verlusten, beispielsweise Reibungsverlusten, behaftet und nutzt insbesondere während eines Fahrzeugstillstands, während eines Anfahrvorgangs und bei kleinen Geschwindigkeiten effektiver das Drehzahlband der Brennkraftmaschine.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Antriebsstranges 410 mit gleicher Funktionalität wie der Antriebsstrang 310 der Fig. 4, wobei die Schaltkupplung 53 die Verbindung zwischen Elektromaschine und dem Gang 5 abkoppelbar ausgestaltet und der Freilauf 55 über das Zahnrad 54 Drehmoment von der Kurbelwelle 12 auf den Rotor 51 der Elektromaschine 50 überträgt. Die Schiebehülse 53 kann dann so ausgestaltet werden, dass sie nur noch den Rotor 51 von der Getriebeeingangswelle 14 trennt.

Fig. 6 zeigt einen Antriebsstrang 510 mit einer Brennkraftmaschine 511 und einem CVT-Getriebe 515, bei dem die Übersetzung zwischen der Getriebeeingangswelle 514 und der Getriebeausgangswelle 523 mittels eines den Laufdurchmesser auf jeweils einem auf der Getriebeeingangswelle 514 und auf der Getriebeausgangswelle 523 angeordneten Kegelscheibenpaar verändernden Umschlingungsmittels eingestellt wird. Vorteilhafte Anordnungen und Funktionsweisen sind hinreichend im Stand der Technik bekannt, als Beispiel sei hierzu die DE 40 36 683 A1 genannt. Die Elektromaschine 550 ist mit der Getriebeeingangswelle 514 verbunden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist dabei der Rotor 551 der Elektromaschine mittels eines Riementriebs 556 mit der Getriebeeingangswelle 514 antriebsmäßig verbunden. Dabei kann der Riementrieb 556 wiederum ein kontinuierlich verstellbares Umschlingungsmittelgetriebe sein. Zwischen der Kurbelwelle 512 und der Getriebeeingangswelle 514 ist eine Schwingungsdämpfungseinrichtung 516, beispielsweise ein geteiltes Schwungrad, vorgesehen. Das CVT-Getriebe ist einerseits von der Brennkraftmaschine und andererseits vom Abtrieb 557 mittels jeweils einer Kupplung 558, 559, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel nass laufende Lamellenkupplungen sind, abkoppelbar.

Die Funktionsweise dieses Antriebsstrangs 510 erfolgt in ähnlicher Weise wie der in der Fig. 1 beschriebene, wobei insbesondere die Betätigung der Kupplungen 558, 559 und des Getriebes 515 diesem Antriebsstrang entsprechend erfolgt. Der Start der Brennkraftmaschine erfolgt bei geschlossener Kupplung 558 und geöffneter Kupplung 559 mittels der Elektromaschine 550 über das Riemenscheibengetriebe 556. Falls dieses Riemenscheibengetriebe 556 variabel verstellt werden kann, ist es vorteilhaft, bei einer großen Drehzahl der Elektromaschine und einer entsprechend eingestellten Übersetzung die Brennkraftmaschine 511 zu starten. Der Antrieb des Fahrzeugs erfolgt über die Brennkraftmaschine 511 bei geschlossenen Kupplungen 558, 559, wobei der gewünschten Beschleunigung und Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechend das Getriebe 515 verstellt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Elektromaschine 550 über den Riemenantrieb 556 das Fahrzeug beschleunigen oder antreiben. Beim Verzögern des Fahrzeugs kann die Kupplung 558 geöffnet und die Brennkraftmaschine stillgelegt werden. Zur Verzögerung des Fahrzeugs kann bei geschlossener Kupplung 559 die Elektromaschine 550 bestromt werden und elektrisch rekuperiert werden und oder je nach Fahrsituation die Elektromaschine 550 abgestellt werden und rein mechanisch rekuperiert werden. Sobald das Fahrzeug zum Stillstand kommt, kann weiterhin die Kupplung 559 geöffnet und der Rotor 551 und sowie die noch in Wirkverbindung stehenden Bauteile als Schwungnutzeinheit genutzt werden. Die dann gespeicherte Rotationsenergie kann entweder elektrisch durch Bestromung der Elektromaschine 550 in elektrische Energie umgewandelt werden oder für einen Neustart der Brennkraftmaschine zur Verfügung stehen, indem die Kupplung 558 geschlossen wird. Bei einer Verzögerung des Fahrzeugs mit gewünschter rein mechanischer Rekuperation ist es weiterhin vorteilhaft die Übersetzung ins Schnelle - in Overdrive - zu verstellen, so daß bei niedriger Drehzahl der Getriebeausgangswelle 523 eine hohe Drehzahl des Rotors 551 der Elektromaschine 550 resultiert und damit viel Rotationsenergie gespeichert werden kann. Im Falle einer variablen Verstellbarkeit des Riemenantriebs 556 kann auch dieser Antrieb ins Schnelle verstellt werden. Bei gewünschter elektrischer Rekuperation wiederum können die Übersetzungen des Getriebes 550 und gegebenenfalls die Übersetzung des Riemenantriebs 556 so gewählt werden, das die Elektromaschine bei einem optimalen Wirkungsgrad betrieben wird.

Fig. 7 zeigt ein vorteilhaftes Ausgestaltungsbeispiel eines Antriebstrangs mit einem Getriebe 615 nach dem erfinderischen Gedanken mit einer Elektromaschine 650, das eine Ausführung eines sogenannten geared-neutral- Getriebes ist. Das Getriebe 615 gliedert sich in ein CVT-Getriebe 660 mit einem einem Satz auf einer Getriebeeingangswelle 614 und einem auf einer Getriebeausgangswelle 623 angeordneten, mit einem Umschlingungsmittel 661 antriebsmäßig verbundenen Kegelscheibenpaaren 662, 663 und einem Planetengetriebesatz 664, dessen Hohlrad 666 mit einer Abtriebswelle 665 die zu mindest einem Antriebsrad oder zu einem Differential führt, verbunden ist. Das Planetengetriebe ist aus dem Hohlrad 666, dem Planetenträger 667 mit Planetenrädern 668 und dem Sonnenrad 669 gebildet. Hierbei ist das Sonnenrad mit der Getriebeausgangswelle 663 fest verbunden, der Steg 667 ist wahlweise über die Kupplungen 670, 671 mit der Getriebeeingangswelle 614 oder der Getriebeausgangswelle 623 verbindbar. Die Kurbelwelle 612 der nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine ist mit der Getriebeeingangswelle 614 mittels der Kupplung 672 verbindbar. Der fest mit der Getriebeeingangswelle 614 verbundene Rotor 651 der Elektromaschine 650 kann bei Schließen der Kupplung 672 an die Kurbelwelle angekuppelt werden, die Wirkverbindung zur Abtriebswelle 665 erfolgt bei geöffneten Kupplungen 670, 671 direkt über das CVT-Getriebe 660 oder leistungsverzweigt bei geschlossener Kupplung 671 über das CVT-Getriebe 660 und die Zahnradverbindung 673 zwischen der Getriebeeingangswelle 614 und dem Steg 667 über die Planetenräder 668 und das Hohlrad 666 zur Abtriebswelle 665. Durch wahlweises Schließen der Kupplungen 670, 671 wird eine wesentlich höhere Übersetzungsspreizung erreicht als mit einem herkömmlichen CVT-Getriebe, bei dem die maximale Übersetzung inklusive der Übersetzung im Differential bei ca. i = 14 liegt. Auf diese Weise kann über die Antriebsräder zur Abtriebswelle 665 bei geschlossener Kupplung 670 und einem CVT-Getriebe 660 in Underdrive eine sehr hohe Übersetzungseinstellung am Rotor 651 und eine entsprechende Beschleunigung dessen erreicht werden, wodurch über diese hohe Drehzahl besonders viel Rotationsenergie gespeichert werden kann. Beispielsweise können Drehzahlen von bis zu 16.000 Umdrehungen erreicht werden, wobei abzuschätzen ist, in welchem Aufwand eine Berstfestigkeit des Rotors 651 in diesem Drehzahlbereich den zusätzlich gewinnbaren Anteil an Rotationsenergie rechtfertigt. Weiterhin ist zu beachten, daß es sich bei dem Getriebe 615 um ein geared-neutral-Getriebe handelt und bei geschlossener Kupplung 670 in Underdrive-Stellung des CVT-Getriebes 660 eine Umkehrung des Übersetzungsverhältnisses stattfindet, so dass beim Schalten in Underdrive dieser Umkehrpunkt nicht erreicht werden darf.

Die Fig. 8 bis 11 zeigen jeweils Diagramme, bei denen die Energie E gegenüber der einer abnehmenden Geschwindigkeit v während eines Rekuperationsvorganges dargestellt ist. Fig. 8 zeigt in der gestrichelten Linie 701 den Verlauf der mechanisch rekuperierten Energie E über die abnehmende Geschwindigkeit v während des Rekuperationsvorganges beginnend bei einer Geschwindigkeit v₁ bis zum Stillstand v₀ bei einer Veränderung der Gesamtübersetzung i eines CVT-Getriebes vom Overdrive in Richtung Underdrive, dargestellt durch die durchgezogene Linie 702. Bei beginnender Rekuperation bei der Geschwindigkeit v₁, beispielsweise bei 100 Kilometern pro Stunde nimmt die Energie bis zum Erreichen der maximalen Übersetzung beispielsweise bei einer Geschwindigkeit v(i_max) linear zu, bei Erreichen von v(i_max) ist eine weitere Beschleunigung der Schwungmasse, die die kinetische Energie aufnimmt und in Form von Rotationsenergie speichert, nicht mehr möglich. Die rekuperierbare Energiemenge bei einer maximalen Übersetzung i, beispielsweise bei I = 14, ist jedoch um ein mehrfaches höher als die Leistungsfähigkeit von Elektromaschinen bei einem wirtschaftlich vertretbaren Kosteneinsatz bzw. bei energetisch sinnvoller Auslegung der Elektromaschine. Die Leistung einer Elektromaschine wird hierbei mit maximal 15 bis 25 KW angesetzt. Aus dem weiteren Verlauf der Kurve 702 mit noch größeren Übersetzungen, beispielsweise bei Verwendung von geared-neutral-Getrieben könnte die Energiekurve 701 ab dem Punkt v(i_max) linear zu noch größeren rekuperierbaren Energien weitergeführt werden. Dabei müßte die Berstfestigkeit der Schwungmasse höher ausgelegt werden, eine Kostenabschätzung hierzu müßte höhere Kosten hierfür gegenüber dem zusätzlich gewinnbaren Energiepotential rechtfertigen. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß in dem gezeigten Diagramm der Fig. 8 die Energie E in der Kurve 701 die Energiemenge während der Verzögerungsprozesses zwischen v₁ und v(i_max) darstellt, d. h. dass die Energie zwischen den beiden Geschwindigkeiten integrierend zu betrachten ist und dass abnehmenden Geschwindigkeiten bei maximaler Übersetzung keine zusätzliche Energie bis zum Fahrzeugstillstand mehr rekuperiert werden kann. Die Kurve 701 gibt weiterhin den Verlauf einer rekuperierbaren Energiemenge E für ein Getriebe wieder, das beim Punkt V(_Imax) seine maximale Übersetzungen erreicht hat.

Das Diagramm der Fig. 9 zeigt eine Energie E über die Geschwindigkeit v, beginnend bei einer Geschwindigkeit v₁ und endend mit einer Geschwindigkeit v = 0, während einer elektrischen Rekuperation. Dabei zeigt die Kurve 703 den momentanen bei der Geschwindigkeit V rekuperierbaren Energiebetrag, die Kurve 704 zeigt den kumulierten Energiebeitrag bei der entsprechenden Energie v, so dass die maximale gewinnbare Energie während eines Rekuperationsvorganges an der Kurve 704 bei v = 0 ablesbar ist. Dieser Wert ist beispielsweise durch die Schaltung des Getriebes insbesondere bei Verwendung eines CVT-Getriebes optimierbar, indem die Einstellung der Übersetzung so gewählt wird, dass die Elektromaschine stets bei ihrem Wirkungsgradoptimum betrieben wird. Zum Vergleich zeigt Fig. 10 dasselbe Energieverhalten E im Geschwindigkeitsbereich v von v₁ bis v = 0 für die mechanische Rekuperation mit dem Energieverlauf 705 und der Energiemenge 701 entsprechend der Kurve 701 in Fig. 8. Es sei darauf verwiesen, daß die Maßstäbe der Diagramme der Fig. 9 und 10 nicht zwangsläufig identisch sein müssen.

Das Diagramm der Fig. 11 zeigt die Energieverläufe bei einer Verzögerung von einer Geschwindigkeit v₁ bis zum Stillstand v = 0 eines Fahrzeugs mit einer Kombination aus mechanischer und elektrischer Rekuperation. Hierbei zeigt die Kurve 706 die mit zunehmender Verzögerung abnehmende kinetische Energie des Fahrzeugs, die Kurve 707 den elektrisch rekuperierten Energieverlauf, die Kurve 708 den mechanisch rekuperierten Energieverlauf sowie die Kurve 709 den gesamten Energieverlauf aus mechanisch und elektrisch rekuperierter Energie. Die Auswahl von elektrischer und mechanischer Rekuperation erfolgt in diesem beispielhaften Verfahrensablauf in der Weise, daß zu Beginn der Rekuperation rein mechanisch rekuperiert wird, das heißt, dass eine Schwungmasse, beispielsweise der Rotor der Elektromaschine beziehungsweise ein mit Zusatzmasse ausgestatteter Rotor zuerst auf die maximale Drehzahl beschleunigt wird und während dieser Zeit das Getriebe, beispielsweise ein CVT-Getriebe, ein geared-neutral-Getriebe oder ein Schaltgetriebe in die höchste Übersetzung, das heißt, Underdrive gefahren wird und nach Erreichen der höchsten Drehzahl der Schwungmasse bei einer Geschwindigkeit v₂ die Elektromaschine betrieben wird, das heißt, bestromt wird. Dadurch steigt die elektrisch rekuperierbare Energie an, während die mechanisch beispielsweise in Form von Rotationsenergie gespeicherte Energie langsam abgebaut wird. Aus der in der Kurve 709 dargestellten Summe beider Energieformen ergibt sich ein höherer Energiewert bei v = 0 als bei Verzögerung des Fahrzeugs lediglich mit mechanischer oder elektrischer Rekuperation. In einem weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsbeispiel kann beispielsweise die elektrische Rekuperation bei einer Geschwindigkeit v₃ gestoppt werden und eine Kupplung zwischen den Antriebsrädern und der Schwungmasse geöffnet werden, so dass die Schwungmasse weiter rotiert und die gegebenenfalls abgestellte Brennkraftmaschine durch Schließen einer Kupplung zwischen dieser und der Schwungmasse angeworfen werden kann. Es versteht sich, dass die Wahl des Punktes v₃ nicht zwangsläufig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, sondern in vorteilhafter Weise auch in Abhängigkeit von der Drehzahl der Schwungmasse erfolgen kann.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Aus bildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des je weiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Tei lungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindun gen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteran sprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verste hen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Ab änderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Ele mente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kom bination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemei nen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebe nen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Ver fahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegens tand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

1. Antriebsstrang zum Fortbewegen eines Kraftfahrzeugs in verschiedenen Betriebszuständen, wobei der Antriebsstrang zumindest eine Brennkraftma schine und zumindest eine mit dieser verbindbare, zumindest eine Genera tor- und eine Motorfunktion aufweisende Elektromaschine und zumindest ein zwischen der Brennkraftmaschine und zumindest einem Antriebsrad an geordnetes Getriebe mit mehreren, in Abhängigkeit von vom Betriebszu stand auswählbaren Übersetzungsstufen mit mindestens folgenden Be triebszuständen umfasst:

a) in einem Zugbetrieb wird das Kraftfahrzeug von der Brennkraftmaschine und/oder von der Elektromaschine angetrieben,
b) in einem Schubbetrieb wird zumindest ein Teil der bei der Verzögerung des Kraftfahrzeugs entstehenden kinetischen Energie in elektrische und/oder Rotationsenergie umgewandelt und zumindest kurzzeitig in zumindest einem entsprechend zur Speicherung dieser Energieformen ausgestalteten Energiespeicher gespeichert,
c) in einer Kaltstartphase wird die nicht betriebswarme Brennkraftmaschine mittels der Elektromaschine gestartet,
d) in einer Warmstartphase wird die betriebswarme Brennkraftmaschine mittels der Elektromaschine oder mittels einer rotierenden Schwung masse gestartet, die antriebsmäßig zum Start dieser mit der Brennkraft maschine verbunden wird.

2. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungmasse ein mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und einer Getriebeeingangswelle des Getriebes bezüglich seiner Verdreh barkeit drehschlüssig verbindbares und von diesen isolierbares Schwungrad ist.

3. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad ein Rotor der Elektromaschine ist.

4. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verzögerung des Fahrzeugs die Überset zung des Getriebes von dem zumindest einen Antriebsrad her betrachtet ins Schnelle verstellt wird.

5. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von verschiedenen Fahrsituationen im Schubbetrieb in einer ersten Arbeitsweise mittels der durch die Verzöge rung teilweise gewinnbaren kinetischen Energie die Schwungmasse be schleunigt und in einer weiteren Arbeitsweise mittels der Elektromaschine die kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird.

6. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Arbeitsweise in Abhängigkeit von dem Maß der Verzöge rung des Fahrzeugs gewählt wird.

7. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei kleinen Verzögerungen die gewinnbare kinetische Energie in elekt rische Energie und nach Überschreiten eines einstellbaren Schaltpunktes bei größeren Verzögerungen in Rotationsenergie umgewandelt wird.

8. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltpunkt bei einer vorgegebenen Verzögerungsschwelle fest eingestellt ist.

9. Antriebsstrang insbesondere nach 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltpunkt bei Verzögerungen zwischen 0,5 m/s² und 3 m/s², vorzugsweise zwischen 1 m/s² und 2 m/s² vorgesehen ist.

10. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltpunkt in Abhängigkeit von einer vom Fahrer gewünschten Verzögerung eingestellt wird.

11. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Maß für die vom Fahrer gewünschte Verzögerung ein aus der Art der Betätigung eines Bremspedals abgeleitetes Signal ausgewertet wird.

12. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal ein Drucksignal eines den Betätigungsdruck des Bremspe dals aufnehmenden Drucksensors ist.

13. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass während einer gewünschten Verzögerung des Kraft fahrzeugs über die Verzögerung durch die Umwandlung der kinetischen E nergie hinaus entsprechend der gewünschten Verzögerung die Betriebs bremse zugeschaltet wird.

14. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass während einer gewünschten Verzögerung solange ki netische Energie in Rotationsenergie transformiert wird, bis die Verstellung des Getriebes vom zumindest einen Antriebsrad aus betrachtet ins Schnelle einen Maximalwert erreicht hat und danach die verbleibende kinetische E nergie in elektrische Energie transformiert wird.

15. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltpunkt adaptiv von zumindest einem variab len Betriebsparameter eingestellt wird.

16. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Stillstand des Fahrzeugs die in der Schwungmasse gespeicherte Rotationsenergie zumindest teilweise in elekt rische Energie transformiert wird.

17. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsenergie soweit in elektrische Energie umgewandelt wird, dass ein verbleibender Rest der Rotationsenergie nach dem Verbinden des Schwungrads mit der Kurbelwelle zum Start der während des Verzöge rungsvorgangs abgeschalteten Brennkraftmaschine ausreichend ist.

18. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe automatisiert so gesteuert wird, dass die Brennkraftmaschine im Bereich ihres Minimalverbrauchs betrieben wird und durch den Fahrer vom Antriebsstrang geforderte Leistungszuwächse durch den zusätzlichen Antrieb mittels der Elektromaschine eingestellt werden.

19. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus der Leistung der Brennkraftmaschine im Bereich ihres Mini malverbrauchs und aus der Leistung der Elektromaschine gebildete Ge samtleistung des Antriebsstrangs über den vom Fahrer wählbaren Leis tungsbereich reproduzierbar ausgebildet ist.

20. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung der Gesamtleistung abhängig von zumindest einem die Leistung der Elektromaschine beeinflussenden Parameter abhängig in der Weise erfolgt, dass bei einer Beeinträchtigung der Leistung der Elektroma schine von der optimalen Annäherung an den Minimalverbrauch der Brenn kraftmaschine im selben Maße abgewichen wird wie der zumindest eine be einflussenden Parameter die Leistung der Elektromaschine mindert.

21. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der beeinflussende Parameter eine drehzahlabhängige und/oder tem peraturabhängige Leistungskennlinie der Elektromaschine, der Zustand ei nes die Elektromaschine speisenden Energiespeichers, die Temperatur ei ner die Elektromaschine steuernden und/oder mit elektrischer Energie ver sorgenden Leistungselektronik ist.

22. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine wahlweise mit der Getriebeein gangswelle oder mit einer mit dem zumindest einen Antriebsrad in Wirkver bindung stehenden Getriebeausgangswelle des Getriebes verbindbar ist.

23. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine entsprechend einer Kennlinie eines drehzahlab hängigen Wirkungsgrads mit der Welle verbunden wird, die in ihrer Drehzahl dem Maximum der Kennlinie am nächsten kommt.

24. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 22 oder 23, da durch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine in einem automatisierten Lastschaltgetriebe mit einer die Getriebeeingangswelle mit der Kurbelwelle schaltbar verbindenden Anfahrkupplung und einer die Getriebeausgangs welle und die Elektromaschine mit der Kurbelwelle schaltbar verbindenden Lastschaltkupplung vorgesehen ist, wobei die Verbindung zwischen der E lektromaschine und der Getriebeausgangswelle mittels einer Klauenkupp lung trennbar ist, so dass die Elektromaschine bei geschlossener Klauen kupplung und geöffneter Lastschaltkupplung mit der Getriebeausgangswelle und bei geöffneter Klauenkupplung und jeweils geschlossener Anfahr- und Lastschaltkupplung mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist.

25. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine die Drehzahl der Getriebeeingangswelle auf die Drehzahl der Getriebeausgangswelle beim Einlegen von zumindest einem Gang synchronisiert.

26. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine mit der Kurbelwelle verbindbar ist.

27. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine spätestens bei Stillstand des Kraftfahrzeugs abgestellt wird und ein automatischer Start der Brennkraft maschine beim Lösen einer Betriebsbremse durch den Fahrer erfolgt.

28. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Elektromaschine und der Brennkraftma schine eine schaltbare Reibungskupplung vorgesehen ist, die nach Abstel len der Brennkraftmaschine nach einem kurzzeitigen Stillstand des Kraft fahrzeugs gerade soweit in Reibeingriff gebracht wird, dass das Startmo ment von der Elektromaschine auf die Brennkraftmaschine übertragen wird.

29. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung zum Bewirken einer axialen Verspannung einer mit Reibbelägen ausgestatteten Kupplungsscheibe von einem Energiespei cher mit einem linearem Weg/Kraft-Verhältnis beaufschlagt wird.

30. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 28 oder 29, da durch gekennzeichnet, dass bei das Startmoment übertragender Reibungs kupplung die Brennkraftmaschine von der Elektromaschine gestartet, an schließend die Reibungskupplung zum Einlegen eines Gangs geöffnet und sofort an einen Tastpunkt der Reibungskupplung bei beginnender Reibung gefahren und nach Erreichen einer Synchronisation des einzulegenden Ganges das Kraftfahrzeug angefahren wird.

31. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mit der Brennkraftmaschine verbundenen Elektromaschine im Schubbetrieb in dem Getriebe ein Gang eingelegt wird, der einen Schubbetrieb der Brennkraftmaschine bei geringen Drehzahlen zuläßt.

32. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 31, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf kleiner 1500 U/min, vorzugsweise kleiner 1000 U/min begrenzt wird.

33. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21, 31, 32, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mit der Brennkraftmaschine ver bundenen Elektromaschine im Schubbetrieb die Elektromaschine solange zum Abbau der kinetischen Energie im Generatorbetrieb betrieben wird, bis eine in der Brennkraftmaschine vorgesehene Schubabschaltung deaktiviert wird, wobei nach Deaktivierung der Schubabschaltung eine zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe angeordnete Anfahrkupplung geöffnet und die Brennkraftmaschine abgeschaltet wird.

34. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtungsverhältnis der Brennkraftmaschine während des Startvorgangs abgesenkt wird.

35. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 34 mit einer in der Nähe einer Anfahrkupplung angeordneten Elektromaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfahrkupplung bezüglich ihrer Wärme entwi ckelnden Schlupfeigenschaften und die Elektromaschine hinsichtlich ihrer Wärmeentwicklung während ihres Betriebs insbesondere im Bereich ihres Leistungsmaximums in Abhängigkeit des Wärmeeintrags in umgebende Be reiche betrieben werden.

36. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass eine alternative Steuerung von Elektromaschine und/oder Anfahr kupplung hinsichtlich eines Gesamtwärmeeintrags von Elektromaschine und Anfahrkupplung erfolgt.

37. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass im Schubbetrieb die Brennkraftmaschine nicht abge schaltet wird und mittels einer in schlupfendem Modus betriebenen Kupp lung zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe im Rekuperationsbetrieb mitgeschleppt wird.

38. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 37.

39. Erfindung gemäß eines in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merk mals.