DE112018008137T5 - Hybridantriebssystem und Betriebsverfahren, Drehmomentverteilungsverfahren undGangschaltsteuerungsverfahren dafür - Google Patents

Hybridantriebssystem und Betriebsverfahren, Drehmomentverteilungsverfahren undGangschaltsteuerungsverfahren dafür Download PDF

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    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/442—Series-parallel switching type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
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    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/15—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Hybridantriebssystem und ein Betriebsverfahren, ein Drehmomentverteilungsverfahren und ein Gangschaltsteuerungsverfahren dafür bereit. Ein Getriebe des Hybridantriebssystems nutzt zwei unabhängige Eingangswellen und zwei Motoren, die in Getriebeverbindung mit den beiden Eingangswellen stehen, und ein Verbrennungsmotor steht über eine Kupplung in Getriebeverbindung mit einem der beiden Motoren. Auf diese Weise kann bei einem Aspekt eine Drehmomentkompensation konstant in einem Gangschaltvorgang des Hybridantriebssystems ausgeführt werden, wodurch ein Phänomen der Drehmomentunterbrechung bei dem Hybridantriebssystem im Gangschaltvorgang vermieden wird; bei einem anderen Aspekt kann das Hybridantriebssystem einen seriellen Modus aktivieren, in dem ein Motor durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, um eine Batterie zu laden, während der andere Motor angetrieben wird, um Drehmoment zum Antreiben auf das Getriebe zu übertragen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Fahrzeugen, insbesondere ein Hybridantriebssystem und ein Betriebsverfahren, ein Drehmomentverteilungsverfahren und ein Gangschaltsteuerungsverfahren dafür.
  • HINTERGRUND
  • Wie in 1 gezeigt, gibt es ein Hybridantriebssystem wie nachstehend dem Stand der Technik entsprechend beschrieben, das einen Verbrennungsmotor ICE, einen Motor EM, eine Kupplung KO, ein Getriebe AMT und einen Differentialmechanismus DM umfasst. Eine Ausgangswelle des Verbrennungsmotors ICE steht über eine Kupplung K0 mit einer Eingangs-/Ausgangswelle des Motors EM in Getriebeverbindung, und die Eingangs-/Ausgangswelle des Motors EM ist direkt und koaxial mit der einen Eingangswelle des Getriebes AMT verbunden. Das Getriebe AMT umfasst eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle und eine Rückwärtsgangwelle, die parallel angeordnet und in Abständen zueinander angeordnet sind. Eine Vielzahl von Synchroneingriffsmechanismen und eine Vielzahl von Zahnrädern sind auf den vorstehend genannten Wellen angeordnet, sodass die vorstehend genannten Wellen über die Vielzahl von Synchroneingriffsmechanismen und die Vielzahl von Zahnrädern in verschiedenen Kombinationen in Eingriff gebracht werden können und dadurch selektiv in Getriebeverbindung stehen. Ein äußerer Zahnkranz des Differentialmechanismus DM steht in Getriebeverbindung mit der Ausgangswelle des Getriebes AMT, sodass die Antriebskraft/das Drehmoment vom Getriebe AMT über den Differentialmechanismus DM auf Räder übertragen werden kann. Das vorstehend beschriebene Hybridantriebssystem weist die folgenden Mängel auf.
  • Bei einem Aspekt muss bei einem Gangschaltvorgang des Hybridantriebssystems das Drehmoment der Eingangswelle des Getriebes AMT auf 0 Nm verringert werden, sodass sich der Synchroneingriffsmechanismus aus einem Anfangsgang zurückzieht und dann in einen Zielgang eingelegt werden kann. Bei diesem Vorgang kann das in das Getriebe AMT gelangende Drehmoment unterbrochen werden, sodass für einen Fahrer eine Drehmomentunterbrechung im Gangschaltvorgang des Hybridantriebssystems wahrnehmbar ist.
  • Bei dem anderen Aspekt kann ein serieller Modus nicht implementiert werden, da nur ein einziger Motor EM im Hybridantriebssystem vorhanden ist.
  • KU RZDARSTELLU NG
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Mängel des Standes der Technik erarbeitet. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Hybridantriebssystem bereitzustellen, bei dem eine Drehmomentkompensation im Gangschaltvorgang ausgeführt werden kann, um ein Phänomen der Drehmomentunterbrechung im Gangschaltvorgang zu vermeiden, wobei der serielle Modus ebenfalls implementiert werden kann.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Betriebsverfahren, ein Drehmomentverteilungsverfahren und ein Gangschaltsteuerungsverfahren des vorstehend beschriebenen Hybridantriebssystems bereitzustellen.
  • Um die vorstehend genannten Ziele zu erreichen, werden die folgenden technischen Schemata angewendet.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Hybridantriebssystem bereit, wie nachstehend beschrieben. Das Hybridantriebssystem umfasst ein Getriebe, wobei das Getriebe eine erste Eingangswelle, eine zweite Eingangswelle, eine Ausgangswelle und eine Vielzahl von Synchroneingriffsmechanismen und eine Vielzahl von Zahnrädern umfasst, wobei die zweite Eingangswelle die erste Eingangswelle umgibt, die erste Eingangswelle, die Ausgangswelle und erste Eingangswelle unabhängig voneinander drehbar sind, die Ausgangswelle in Abständen parallel zur ersten Eingangswelle und zur zweiten Eingangswelle angeordnet ist und das auf der Ausgangswelle angeordnete Zahnrad ständig mit den auf der ersten Eingangswelle angeordneten Zahnrädern und der zweiten Eingangswelle in Eingriff steht, sodass die Wellen über die Vielzahl von Synchroneingriffsmechanismen und die Vielzahl von Zahnrädern selektiv in Getriebeverbindung stehen können; einen ersten Motor, wobei eine Eingangs-/Ausgangswelle des ersten Motors in Getriebeverbindung mit der ersten Eingangswelle des Getriebes steht; einen zweiten Motor, wobei eine Eingangs-/Ausgangswelle des zweiten Motors in Getriebeverbindung mit der zweiten Eingangswelle des Getriebes steht; einen Verbrennungsmotor und eine Kupplung, wobei der Verbrennungsmotor über die Kupplung in Getriebeverbindung mit der Eingangs-/Ausgangswelle des ersten Motors steht; und eine Batterie, die elektrisch mit dem ersten Motor und dem zweiten Motor verbunden ist.
  • Vorzugsweise ist die Eingangs-/Ausgangswelle des ersten Motors direkt und koaxial mit der ersten Eingangswelle verbunden, und die Eingangs-/Ausgangswelle des zweiten Motors steht über einen Zahnradgetriebemechanismus in Getriebeverbindung mit der zweiten Eingangswelle.
  • Vorzugsweise umfasst die Vielzahl von Synchroneingriffsmechanismen einen ersten Synchroneingriffsmechanismus und einen zweiten Synchroneingriffsmechanismus, der erste Synchroneingriffsmechanismus ist auf der ersten Eingangswelle angeordnet und der zweite Synchroneingriffsmechanismus ist auf der Ausgangswelle angeordnet; ein erstes Zahnrad, das dem ersten Synchroneingriffsmechanismus entspricht, ist auf der ersten Eingangswelle angeordnet, das erste Zahnrad steht ständig mit einem an der Ausgangswelle befestigten zweiten Zahnrad in Eingriff, ein drittes Zahnrad, das dem ersten Synchroneingriffsmechanismus entspricht, ist an der zweiten Eingangswelle befestigt, und das dritte Zahnrad steht ständig mit einem auf der Ausgangswelle angeordneten vierten Zahnrad in Eingriff; und das vierte Zahnrad entspricht dem zweiten Synchroneingriffsmechanismus, ein fünftes Zahnrad, das dem zweiten Synchroneingriffsmechanismus entspricht, ist auf der Ausgangswelle angeordnet, und das fünfte Zahnrad steht ständig mit einem an der zweiten Eingangswelle befestigten sechsten Zahnrad in Eingriff.
  • Bevorzugter steht ein achtes Zahnrad, das an der Eingangs-/Ausgangswelle des zweiten Motors befestigt ist, mit einem siebten Zahnrad in Eingriff, das ständig als Zwischenzahnrad dient, das siebte Zahnrad steht ständig mit dem dritten Zahnrad oder dem sechsten Zahnrad in Eingriff und das siebte Zahnrad und das achte Zahnrad bilden den Zahnradgetriebemechanismus.
  • Bevorzugter umfasst das Hybridantriebssystem ferner ein Steuermodul, das das Hybridantriebssystem steuern kann, um einen reinen Motorantriebsmodus zu implementieren, wobei im reinen Motorantriebsmodus des Hybridantriebssystems der Verbrennungsmotor sich in einem gestoppten Zustand befindet, der zweite Motor sich in einem Betriebszustand befindet und der erste Motor sich in einem gestoppten Zustand befindet oder der erste Motor und der zweite Motor sich beide in einem Betriebszustand befinden, die Kupplung ausgerückt ist und die Synchroneingriffsmechanismen des Getriebes mit den entsprechenden Zahnrädern in Eingriff stehen, sodass der zweite Motor Drehmoment zum Antreiben auf das Getriebe überträgt oder der erste Motor und der zweite Motor beide Drehmoment zum Antreiben auf das Getriebe übertragen.
  • Bevorzugter steht im reinen Motorantriebsmodus des Hybridantriebssystems der erste Synchroneingriffsmechanismus mit dem ersten Zahnrad in Eingriff und der zweite Synchroneingriffsmechanismus steht mit dem fünften Zahnrad in Eingriff; oder der erste Synchroneingriffsmechanismus steht mit dem ersten Zahnrad in Eingriff, und der zweite Synchroneingriffsmechanismus steht mit dem vierten Zahnrad in Eingriff.
  • Bevorzugter ist im reinen Motorantriebsmodus des Hybridantriebssystems ein Übersetzungsverhältnis von der Eingangs-/Ausgangswelle des zweiten Motors zur Ausgangswelle des Getriebes höher als ein Übersetzungsverhältnis von der Eingangs-/Ausgangswelle des Getriebes des ersten Motors zur Ausgangswelle des Getriebes.
  • Bevorzugter kann das Hybridantriebssystem durch das Steuermodul des Hybridantriebssystems gesteuert werden, um einen Hybridantriebsmodus zu implementieren, wobei im Hybridantriebsmodus des Hybridantriebssystems der Verbrennungsmotor sich im Betriebszustand befindet, der erste Motor sich im Betriebszustand befindet und der zweite Motor sich im gestoppten Zustand befindet oder der erste Motor und der zweite Motor sich beide im Betriebszustand befinden, die Kupplung eingerückt ist und die Synchroneingriffsmechanismen des Getriebes mit den entsprechenden Zahnrädern in Eingriff stehen, sodass der Verbrennungsmotor und der erste Motor Drehmoment zum Antreiben auf das Getriebe übertragen oder der Verbrennungsmotor, der erste Motor und der zweite Motor Drehmoment zum Antreiben auf das Getriebe übertragen.
  • Bevorzugter steht im Hybridantriebsmodus des Hybridantriebssystems der erste Synchroneingriffsmechanismus mit dem dritten Zahnrad in Eingriff und der zweite Synchroneingriffsmechanismus steht mit dem fünften Zahnrad in Eingriff; der erste Synchroneingriffsmechanismus steht mit dem ersten Zahnrad in Eingriff und der zweite Synchroneingriffsmechanismus steht mit dem fünften Zahnrad in Eingriff; oder der erste Synchroneingriffsmechanismus steht mit dem dritten Zahnrad in Eingriff und der zweite Synchroneingriffsmechanismus steht mit dem vierten Zahnrad in Eingriff.
  • Bevorzugter kann das Hybridantriebssystem durch das Steuermodul des Hybridantriebssystems gesteuert werden, um den seriellen Modus zu implementieren, wobei im seriellen Modus des Hybridantriebssystems der Verbrennungsmotor, der erste Motor und der zweite Motor sich im Betriebszustand befinden, die Kupplung eingerückt ist, der erste Synchroneingriffsmechanismus sich in der Neutralstellung befindet, in der der erste Synchroneingriffsmechanismus nicht in Eingriff mit den entsprechenden Zahnrädern steht und der zweite Synchroneingriffsmechanismus mit dem vierten Zahnrad oder dem fünften Zahnrad in Eingriff steht, sodass der Verbrennungsmotor Drehmoment auf den ersten Motor überträgt, um den ersten Motor zum Laden der Batterie und den zweiten Motor zum Übertragen von Drehmoment auf das Getriebe zum Antreiben zu aktivieren.
  • Bevorzugter kann das Hybridantriebssystem durch das Steuermodul des Hybridantriebssystems gesteuert werden, um einen Leerlauflademodus zu implementieren, wobei im Leerlauflademodus des Hybridantriebssystems der Verbrennungsmotor sich im Betriebszustand befindet, der erste Motor sich im Betriebszustand befindet und der zweite Motor sich im gestoppten Zustand befindet, die Kupplung eingerückt ist und die Synchroneingriffsmechanismen des Getriebes sich in der Neutralstellung befinden, sodass der Verbrennungsmotor Drehmoment auf den ersten Motor überträgt, um den ersten Motor zum Laden der Batterie zu aktivieren.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Betriebsverfahren des Hybridantriebssystems gemäß einem der vorstehend beschriebenen technischen Schemata bereit. Das Betriebsverfahren umfasst Folgendes: Wenn der Ladezustand der Batterie des Hybridantriebssystems höher als oder gleich einem ersten vorgegebenen Schwellenwert ist und eine angeforderte Antriebsleistung niedriger als die maximale Batterieausgangsleistung ist, nutzt das Hybridantriebssystem den reinen Motorantriebsmodus; wenn der Ladezustand der Batterie niedriger als der erste vorgegebene Schwellenwert und höher als oder gleich einem zweiten vorgegebenen Schwellenwert ist, wird der Gesamtsystemwirkungsgrad des Hybridantriebssystems im reinen Motorantriebsmodus und im Hybridantriebsmodus jeweils auf der Grundlage des thermischen Wirkungsgrads des Verbrennungsmotors, des durchschnittlichen Wirkungsgrads des Motors und dessen elektronischer Leistungssteuerung und des Lade-/Entladewirkungsgrad der Batterie berechnet, wobei der Gesamtsystemwirkungsgrad, der dem reinen Motorantriebsmodus entspricht, mit dem Gesamtsystemwirkungsgrad verglichen wird, der dem Hybridantriebsmodus entspricht, und das Hybridantriebssystem den Antriebsmodus nutzt, der einen höheren Gesamtsystemwirkungsgrad mit sich bringt; und wenn der Ladezustand der Batterie niedriger als der zweite vorgegebene Schwellenwert ist, das Hybridantriebssystem den seriellen Modus nutzt.
  • Wenn der Ladezustand der Batterie niedriger als der erste vorgegebene Schwellenwert ist und höher als oder gleich dem zweiten vorgegebenen Schwellenwert ist, wird vorzugsweise der Gesamtsystemwirkungsgrad, der dem reinen Motorantriebsmodus entspricht, wiederholt mit dem Gesamtsystemwirkungsgrad verglichen, der dem Hybridantriebsmodus entspricht, und wenn auf der Grundlage des Vergleichs des Gesamtsystemwirkungsgrads eine Umschaltung zwischen dem reinen Motorantriebsmodus und dem Hybridantriebsmodus erforderlich ist, wird die Umschaltung durch Verzögern über eine vorgegebene Zeitdauer ausgeführt.
  • Vorzugsweise werden der Gesamtsystemwirkungsgrad, der dem reinen Motorantriebsmodus entspricht, und der Gesamtsystemwirkungsgrad, der dem Hybridantriebsmodus entspricht, gemäß dem Produkt aus unterschiedlichen Parametern des thermischen Wirkungsgrads des Verbrennungsmotors, des durchschnittlichen Wirkungsgrads des Motors und dessen elektronischer Leistungssteuerung und des Lade-/Entladewirkungsgrads der Batterie berechnet.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Drehmomentverteilungsverfahren des Hybridantriebssystems gemäß einem der vorstehend beschriebenen technischen Schemata bereit. Das Drehmomentverteilungsverfahren umfasst Folgendes: Wenn sich das Hybridantriebssystem im reinen Motorantriebsmodus befindet, wird das Drehmoment des zweiten Motors gemäß dem angeforderten Drehmoment eingestellt, und wenn das angeforderte Drehmoment höher als das maximale Nenndrehmoment des zweiten Motors ist, wird das Drehmoment des ersten Motors auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem angeforderten Drehmoment und dem maximalen Nenndrehmoment des zweiten Motors eingestellt; und wenn sich das Hybridantriebssystem im Hybridantriebsmodus befindet, werden das Drehmoment des Verbrennungsmotors und das Drehmoment des ersten Motors gemäß dem angeforderten Drehmoment eingestellt, und wenn das angeforderte Drehmoment höher als die Summe aus dem Drehmoment des Verbrennungsmotors und dem Drehmoment des ersten Motors ist, wird das Drehmoment des zweiten Motors auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem angeforderten Drehmoment und der Summe aus dem Drehmoment des Verbrennungsmotors und dem Drehmoment des ersten Motors eingestellt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Gangschaltsteuerungsverfahren des Hybridantriebssystems gemäß einem der vorstehend beschriebenen technischen Schemata bereit. Bei dem Gangschaltsteuerungsverfahren wird die Drehmomentkompensation am ersten Motor ausgeführt, wenn das Hybridantriebssystem Gänge im reinen Motorantriebsmodus schaltet; und wenn das Hybridantriebssystem Gänge im Hybridantriebsmodus schaltet, wird die Drehmomentkompensation am Verbrennungsmotor und/oder am ersten Motor ausgeführt, wenn der zweite Synchroneingriffsmechanismus nicht in Eingriff mit dem entsprechenden Zahnrad steht; und die Drehmomentkompensation wird am zweiten Motor ausgeführt, wenn der erste Synchroneingriffsmechanismus nicht in Eingriff mit dem entsprechenden Zahnrad steht.
  • Vorzugsweise wird, wenn das Hybridantriebssystem Gänge schaltet, bevor die Synchroneingriffsmechanismen des Getriebes von den entsprechenden Zahnrädern gelöst werden, eine Drehmomentübertragung durch das Gangschaltsteuerungsverfahren ausgeführt, um die Drehmomentkompensation zu erreichen.
  • Bevorzugter wird, wenn das Hybridantriebssystem Gänge bei einem Drehmomentübertragungsvorgang im reinen Motorantriebsmodus schaltet, das Drehmoment des zweiten Motors verringert und das Drehmoment des ersten Motors erhöht, sodass die Drehmomentkompensation am ersten Motor ausgeführt werden kann.
  • Bevorzugter wird, wenn das Hybridantriebssystem im Hybridantriebsmodus Gänge schaltet, während des Drehmomentübertragungsvorgangs, wenn die Gangschaltung durch den zweiten Synchroneingriffsmechanismus ausgeführt wird, das Drehmoment des zweiten Motors verringert und das Drehmoment des Verbrennungsmotors und/oder des erste Motors während des Drehmomentübertragungsvorgangs erhöht, sodass die Drehmomentkompensation am Verbrennungsmotor und/oder am ersten Motor ausgeführt werden kann; und wenn die Gangschaltung durch den ersten Synchroneingriffsmechanismus im Hybridantriebsmodus ausgeführt wird, werden sowohl das Drehmoment des Verbrennungsmotors als auch das Drehmoment des ersten Motors verringert, und das Drehmoment des zweiten Motors wird während des Drehmomentübertragungsvorgangs erhöht, sodass die Drehmomentkompensation am zweiten Motor ausgeführt werden kann.
  • Durch die Übernahme der vorstehend beschriebenen technischen Schemata stellt die vorliegende Erfindung ein neues Hybridantriebssystem und ein Betriebsverfahren, ein Drehmomentverteilungsverfahren und ein Gangschaltsteuerungsverfahren dafür bereit. Das Getriebe des Hybridantriebssystems nutzt zwei unabhängige Eingangswellen und zwei Motoren, die jeweils in Getriebeverbindung mit den beiden Eingangswellen stehen. Der Verbrennungsmotor steht über die Kupplung in Getriebeverbindung mit einem der beiden Motoren. Auf diese Weise kann bei einem Aspekt eine Drehmomentkompensation konstant in einem Gangschaltvorgang des Hybridantriebssystems ausgeführt werden, wodurch ein Phänomen der Drehmomentunterbrechung bei dem Hybridantriebssystem im Gangschaltvorgang vermieden wird; bei einem anderen Aspekt kann das Hybridantriebssystem einen seriellen Modus aktivieren, in dem ein Motor durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, um eine Batterie zu laden, während der andere Motor angetrieben wird, um Drehmoment zum Antreiben auf das Getriebe zu übertragen.
  • Figurenliste
    • 1 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer Verbindungsstruktur eines Hybridantriebssystems gemäß dem Stand der Technik.
    • 2 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer Verbindungsstruktur eines Hybridantriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 3a veranschaulicht eine grafische Darstellung der Änderung verschiedener Parameter über die Zeit in einem Beispiel des Hybridantriebssystems in 2, das Gänge in einem reinen Motorantriebsmodus schaltet; 3b veranschaulicht eine grafische Darstellung der Änderung verschiedener Parameter über die Zeit in einem ersten Beispiel des Hybridantriebssystems in 2, das Gänge in einem Hybridantriebsmodus schaltet; und 3c veranschaulicht eine grafische Darstellung der Änderung verschiedener Parameter über die Zeit in einem zweiten Beispiel des Hybridantriebssystems in 2, das Gänge in einem Betriebsantriebsmodus schaltet.
  • Bezugszeichenliste
    • ICE
    Verbrennungsmotor;
    EM
    Motor;
    EM1
    erster Motor;
    EM2
    zweiter Motor;
    K0
    Kupplung;
    AMT
    Getriebe;
    S1
    erste Eingangswelle;
    S2
    zweite Eingangswelle;
    S3
    Ausgangswelle;
    G1 bis G8
    Zahnräder;
    A1
    erster Synchroneingriffsmechanismus;
    A2
    zweiter Synchroneingriffsmechanismus;
    DM
    Differentialmechanismus;
    TI
    Räder
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Umsetzungen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen der Beschreibung beschrieben. In der vorliegenden Erfindung bedeutet die „Getriebeverbindung“, dass Antriebskraft/Antriebsmoment zwischen zwei Komponenten übertragen werden kann, die, sofern nicht anders angegeben, die Antriebskraft/Antriebsmoment unter Verwendung einer direkten Verbindung oder über einen Getriebemechanismus übertragen.
  • (Aufbau des Hybridantriebssystems)
  • Wie in 2 gezeigt, umfasst das Hybridantriebssystem gemäß der vorliegenden Erfindung einen Verbrennungsmotor ICE, einen ersten Motor EM1, einen zweiten Motor EM2, eine Kupplung KO, ein Getriebe AMT, einen Differentialmechanismus DM und eine Batterie (nicht gezeigt).
  • Insbesondere ist der Verbrennungsmotor ICE beispielsweise ein Dreizylinder-Verbrennungsmotor. Der Verbrennungsmotor ICE befindet sich in Bezug auf den ersten Motor EM1 auf der gegenüberliegenden Seite des Getriebes AMT, und eine Ausgangswelle des Verbrennungsmotors ICE steht über die Kupplung K0 in Getriebeverbindung mit einer Eingangs-/Ausgangswelle des ersten Motors EM1. Wenn die Kupplung K0 eingerückt ist, steht die Ausgangswelle des Verbrennungsmotors ICE in Getriebeverbindung mit der Eingangs-/Ausgangswelle des ersten Motors EM1; wenn die Kupplung K0 ausgerückt ist, besteht Getriebeverbindung zwischen der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors ICE und der Eingangs-/Ausgangswelle des ersten Motors EM1.
  • Die Kupplung K0 ist keine Doppelkupplung, sondern eine separate herkömmliche Kupplung mit nur einer Kupplungseinheit. Die Kupplung K0 ist beispielsweise eine herkömmliche Reibkupplung, wobei der Aufbau der Kupplung K0 hierin nicht angegeben ist. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, zusätzliche Kupplungen im Getriebe AMT bereitzustellen, da die Kupplung K0 für das Hybridantriebssystem ausreicht.
  • Die Eingangs-/Ausgangswelle des ersten Motors EM1 ist direkt und koaxial mit einer ersten Eingangswelle S1 des Getriebes AMT verbunden, sodass Antriebskraft/Drehmoment bidirektional zwischen dem ersten Motor EM1 und dem Getriebe AMT übertragen werden kann. Das vorstehend beschriebene „direkt und koaxial verbunden“ bedeutet, dass die Eingangs-/Ausgangswelle des ersten Motors EM1 und die erste Eingangswelle S1 des Getriebes AMT dieselbe Welle sein können oder dass die Eingangs-/Ausgangswelle des ersten Motors EM1 und die erste Eingangswelle S1 des Getriebes AMT direkt und starr zwischengeschaltet ist. Wenn dem ersten Motor EM1 durch die Batterie (nicht gezeigt) elektrische Energie zugeführt wird, arbeitet der erste Motor EM1 als Elektromotor, um Antriebskraft/Drehmoment auf die erste Eingangswelle S1 des Getriebes AMT zu übertragen; wenn der erste Motor EM1 Antriebskraft/Antriebsmoment vom Verbrennungsmotor ICE erhält, arbeitet der erste Motor EM1 als Elektrogenerator zum Laden der Batterie.
  • Die Eingangs-/Ausgangswelle des zweiten Motors EM2 steht über einen Zahnradgetriebemechanismus (Zahnräder G7 und G8) in Getriebeverbindung mit der zweiten Eingangswelle S2 des Getriebes AMT, sodass Antriebskraft/Drehmoment bidirektional zwischen dem zweiten Motor EM2 und dem Getriebe AMT übertragen werden kann. Insbesondere ist das Zahnrad G8 an der Eingangs-/Ausgangswelle des zweiten Motors EM2 befestigt. Das als Zwischenrad dienende Zahnrad G7 greift ständig in das Zahnrad G8 ein und währenddessen greift das Zahnrad G7 ebenfalls ständig in das an der zweiten Eingangswelle S2 befestigte Zahnrad G6 ein, wobei das Zahnrad G7 hauptsächlich zum Anpassen des Übersetzungsverhältnisses vom zweiten Motor EM2 zur Ausgangswelle S3 verwendet wird.
  • Die Batterie (nicht gezeigt) ist sowohl mit dem ersten Motor EM1 als auch mit dem zweiten Motor EM2 elektrisch verbunden, sodass die Batterie den ersten Motor EM1 und den zweiten Motor EM2 mit elektrischer Energie versorgen kann, und dadurch wird die Batterie durch den ersten Motor EM1 in einem seriellen Modus und in einem Leerlauflademodus geladen, wie unten beschrieben.
  • Ferner umfasst das Getriebe AMT wie in 2 gezeigt eine erste Eingangswelle S1, eine zweite Eingangswelle S2 und eine Ausgangswelle S3. Die erste Eingangswelle S1 ist eine Vollwelle, die zweite Eingangswelle S2 ist eine Hohlwelle, und die erste Eingangswelle S1 dringt durch das Innere der zweiten Eingangswelle S2 ein, d. h., die zweite Eingangswelle S2 hüllt die erste Eingangswelle S1 ein, und die Mittelachse der ersten Eingangswelle S1 stimmt mit der der zweiten Eingangswelle S2 überein. Die erste Eingangswelle S1 und die zweite Eingangswelle S2 sind unabhängig voneinander drehbar. Die Ausgangswelle S3 ist in Abständen parallel zur ersten Eingangswelle S1 und zur zweiten Eingangswelle S2 angeordnet.
  • Darüber hinaus umfasst das Getriebe AMT ferner Zahnräder (Zahnräder G1 bis G6), die zum Bilden von Zahnradpaaren verwendet werden, die unterschiedlichen Gängen entsprechen, Synchroneingriffsmechanismen A1 bis A2 und ein Zwischenrad (Zahnrad G7), das zum Bilden eines Zahnradgetriebemechanismus verwendet wird. Der erste Synchroneingriffsmechanismus A1 ist auf der ersten Eingangswelle S1 angeordnet, und der zweite Synchroneingriffsmechanismus A2 ist auf der Ausgangswelle S3 angeordnet. Jeder der Synchroneingriffsmechanismen A1 und A2 umfasst eine Synchronisierungseinrichtung und einen Zahnradaktuator und entspricht jeweils zwei Zahnrädern, wobei der erste Synchroneingriffsmechanismus A1 den Zahnrädern G1 und G3 entspricht und der zweite Synchroneingriffsmechanismus A2 den Zahnrädern G4 und G5 entspricht.
  • Nachfolgend werden die Zahnräder des Getriebes AMT beschrieben, die zum Bilden von Zahnradpaaren verwendet werden die den Gängen entsprechen.
  • Das Zahnrad G1 ist auf der ersten Eingangswelle S1 angeordnet, das Zahnrad G2 ist an der Ausgangswelle S3 befestigt, und das Zahnrad G1 und das Zahnrad G2 greifen ständig ineinander, um ein Zahnradpaar zu bilden, das einem Gang entspricht.
  • Das Zahnrad G3 ist an der zweiten Eingangswelle S2 befestigt, das Zahnrad G4 und das Zahnrad G2 sind in einem Abstand zueinander auf der Ausgangswelle S3 angeordnet, und das Zahnrad G3 und das Zahnrad G4 greifen ständig ineinander, um ein entsprechendes Zahnradpaar zu bilden, das einem weiteren Gang entspricht.
  • Das Zahnrad G5 und das Zahnrad G4 sind in Abständen auf der Ausgangswelle S3 angeordnet, das Zahnrad G6 und das Zahnrad G3 sind in Abständen an der zweiten Eingangswelle S2 befestigt, und das Zahnrad G5 und das Zahnrad G6 greifen ständig ineinander, um ein Zahnradpaar zu bilden, das einem weiteren Gang entspricht.
  • Auf diese Weise greifen durch Übernahme des vorstehend beschriebenen Aufbaus die Vielzahl von Zahnrädern G1 bis G6 des Getriebes AMT ineinander, um Zahnradpaare zu bilden, die jeweils den drei Gängen des Getriebes AMT entsprechen, und die Synchroneingriffsmechanismen A1 bis A2 können mit den entsprechenden Zahnrädern in Eingriff gebracht oder von diesen gelöst werden, um eine Gangschaltung zu erreichen. Wenn eine Gangschaltung durch das Getriebe AMT erforderlich ist, wirken die Synchronisierungseinrichtungen der entsprechenden Synchroneingriffsmechanismen A1 bis A2, um mit den entsprechenden Zahnrädern in Eingriff gebracht zu werden, um eine selektive Getriebeverbindung oder -trennung zwischen den Wellen zu erreichen.
  • Ferner steht die zweite Eingangswelle S2 über das Zahnrad G6, das Zahnrad G7 und das an der Eingangs-/Ausgangswelle des zweiten Motors EM2 befestigte Zahnrad G8 ständig in Getriebeverbindung mit der Eingangs-/Ausgangswelle des zweiten Motors EM2.
  • Der Differentialmechanismus DM steht in Getriebeverbindung mit der Ausgangswelle S3 des Getriebes AMT, wobei der Differentialmechanismus DM nicht in das Getriebe AMT eingeschlossen ist, der Differentialmechanismus DM jedoch nach Wunsch in das Getriebe AMT integriert sein kann.
  • Auf diese Weise kann Antriebskraft/Antriebsmoment vom Verbrennungsmotor ICE, dem ersten Motor EM1 und/oder dem zweiten Motor EM2 über das Getriebe AMT auf den Differentialmechanismus DM übertragen werden, um weiter an die Räder TI eines Fahrzeugs abgegeben zu werden.
  • Der konkrete Aufbau des Hybridantriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorstehend ausführlich beschrieben, und ein Betriebsverfahren des Hybridantriebssystems wird nachstehend beschrieben.
  • (Betriebsverfahren)
  • Zunächst wird die Funktionsweise des Hybridantriebssystems in 2 beschrieben. Die konkrete Funktionsweise des Hybridantriebssystems in 2 und die Zustände der Kupplung K0, des ersten Synchroneingriffsmechanismus A1 und des zweiten Synchroneingriffsmechanismus A2 in jeder Betriebsart sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle 1]
    Kupplung K0 Erster Synchroneingriffsmechanismus A1 Zweiter Synchroneingriffsmechanismus A2
    Erster reiner Motorantriebsmodus Ausgerückt Rechts Links
    Zweiter reiner Motorantriebsmodus Ausgerückt Rechts Rechts
    Erster reiner Hybridantriebsmodus Eingerückt Links Links
    Zweiter reiner Hybridantriebsmodus Eingerückt Rechts Links
    Dritter reiner Hybridantriebsmodus Eingerückt Links Rechts
    Leerlauf - lademodus Eingerückt Neutralstellung Neutralstellung
    Serieller Modus Eingerückt Neutralstellung Rechts/links
  • Insbesondere kann, wie in Tabelle 1 vorstehend gezeigt, das Hybridantriebssystem durch das Steuermodul (nicht gezeigt) des Hybridantriebssystems gesteuert werden, um einen ersten reinen Motorantriebsmodus und einen zweiten reinen Motorantriebsmodus zu implementieren.
  • Wenn sich das Hybridantriebssystem im ersten reinen Motorantriebsmodus befindet,
    befindet sich der Verbrennungsmotor ICE in einem gestoppten Zustand;
    befindet sich der zweite Motor EM2 in einem Betriebszustand und der erste Motor EM1 befindet sich im gestoppten Zustand, oder der erste Motor EM1 und der zweite Motor EM2 befinden sich beide im Betriebszustand;
    ist die Kupplung K0 ausgerückt;
    steht im Getriebe AMT der erste Synchroneingriffsmechanismus A1 mit dem Zahnrad G1 in Eingriff, und der zweite Synchroneingriffsmechanismus A2 steht mit dem Zahnrad G5 in Eingriff.
  • Auf diese Weise überträgt der zweite Motor EM2 individuell Drehmoment auf den Differentialmechanismus DM zum Antreiben über das Zahnrad G8, das Zahnrad G7, das Zahnrad G6, das Zahnrad G5 und die Ausgangswelle S3 nacheinander, oder der erste Motor EM1 und der zweite Motor EM2 übertragen Drehmoment auf den Differentialmechanismus DM zum Antreiben über das Zahnrad G8, das Zahnrad G7, das Zahnrad G6, das Zahnrad G5 und die Ausgangswelle S3 nacheinander sowie über die erste Eingangswelle S1, das Zahnrad G1, das Zahnrad G2 bzw. die Ausgangswelle S3 nacheinander.
  • Wenn sich das Hybridantriebssystem im zweiten reinen Motorantriebsmodus befindet,
    befindet sich der Verbrennungsmotor ICE in einem gestoppten Zustand,
    befindet sich der zweite Motor EM2 in einem Betriebszustand und der erste Motor EM1 befindet sich im gestoppten Zustand, oder der erste Motor EM1 und der zweite Motor EM2 befinden sich beide im Betriebszustand;
    ist die Kupplung K0 ausgerückt;
    steht im Getriebe AMT der erste Synchroneingriffsmechanismus A1 mit dem Zahnrad G1 in Eingriff, und der zweite Synchroneingriffsmechanismus A2 steht mit dem Zahnrad G4 in Eingriff.
  • Auf diese Weise überträgt der zweite Motor EM2 individuell Drehmoment auf den Differentialmechanismus DM zum Antreiben über das Zahnrad G8, das Zahnrad G7, das Zahnrad G6, die zweite Eingangswelle S2, das Zahnrad G3, das Zahnrad G4 und die Ausgangswelle S3 nacheinander, oder der erste Motor EM1 und der zweite Motor EM2 übertragen Drehmoment auf den Differentialmechanismus DM zum Antreiben über das Zahnrad G8, das Zahnrad G7, das Zahnrad G6, die zweite Eingangswelle S2, das Zahnrad G3, das Zahnrad G4 und die Ausgangswelle S3 nacheinander sowie über die erste Eingangswelle S1, das Zahnrad G1, das Zahnrad G2 bzw. die Ausgangswelle S3 nacheinander.
  • Ferner kann, wie in Tabelle 1 gezeigt, das Hybridantriebssystem durch das Steuermodul des Hybridantriebssystems gesteuert werden, um einen ersten Hybridantriebsmodus, einen zweiten Hybridantriebsmodus und einen dritten Hybridantriebsmodus zu implementieren.
  • Wenn sich das Hybridantriebssystem im ersten Hybridantriebsmodus befindet,
    befindet sich der Verbrennungsmotor ICE in einem Betriebszustand,
    befindet sich der erste Motor EM2 in einem Betriebszustand und der zweite Motor EM1 befindet sich in einem gestoppten Zustand, oder der erste Motor EM1 und der zweite Motor EM2 befinden sich beide im Betriebszustand,
    ist die Kupplung K0 eingerückt,
    steht im Getriebe AMT der erste Synchroneingriffsmechanismus A1 mit dem Zahnrad G3 in Eingriff, und der zweite Synchroneingriffsmechanismus A2 steht mit dem Zahnrad G5 in Eingriff.
  • Auf diese Weise übertragen der Verbrennungsmotor ICE und der erste Motor EM1 Drehmoment auf den Differentialmechanismus DM zum Antreiben über die erste Eingangswelle S1, das Zahnrad G3, die zweite Eingangswelle S2, das Zahnrad G6, das Zahnrad G5 und die Ausgangswelle S3 nacheinander, oder der Verbrennungsmotor ICE und der erste Motor EM1 übertragen Drehmoment auf den Differentialmechanismus DM zum Antreiben über die erste Eingangswelle S1, das Zahnrad G3, die zweite Eingangswelle S2, das Zahnrad G6, das Zahnrad G5 und die Ausgangswelle S3 nacheinander, und der zweite Motor EM2 überträgt Drehmoment auf den Differentialmechanismus DM zum Antreiben über das Zahnrad G8, das Zahnrad G7, das Zahnrad G6, das Zahnrad G5 und die Ausgangswelle S3 nacheinander.
  • Wenn sich das Hybridantriebssystem im zweiten Hybridantriebsmodus befindet,
    befindet sich der Verbrennungsmotor ICE in einem Betriebszustand,
    befindet sich der erste Motor EM2 in einem Betriebszustand und der zweite Motor EM1 befindet sich in einem gestoppten Zustand, oder der erste Motor EM1 und der zweite Motor EM2 befinden sich beide im Betriebszustand,
    ist die Kupplung K0 eingerückt,
    steht im Getriebe AMT der erste Synchroneingriffsmechanismus A1 mit dem Zahnrad G1 in Eingriff, und der zweite Synchroneingriffsmechanismus A2 steht mit dem Zahnrad G5 in Eingriff.
  • Auf diese Weise übertragen der Verbrennungsmotor ICE und der erste Motor EM1 Drehmoment auf den Differentialmechanismus DM zum Antreiben über die erste Eingangswelle S1, das Zahnrad G1, das Zahnrad G2 und die Ausgangswelle S3, oder der Verbrennungsmotor ICE und der erste Motor EM1 übertragen Drehmoment auf den Differentialmechanismus DM über die erste Eingangswelle S1, das Zahnrad G1, das Zahnrad G2 und die Ausgangswelle S3 nacheinander, und der zweite Motor EM2 überträgt Drehmoment auf den Differentialmechanismus DM zum Antreiben über das Zahnrad G8, das Zahnrad G7, das Zahnrad G6, das Zahnrad G5 und die Ausgangswelle S3 nacheinander.
  • Wenn sich das Hybridantriebssystem im dritten Hybridantriebsmodus befindet,
    befindet sich der Verbrennungsmotor ICE in einem Betriebszustand,
    befindet sich der erste Motor EM2 in einem Betriebszustand und der zweite Motor EM1 befindet sich in einem gestoppten Zustand, oder der erste Motor EM1 und der zweite Motor EM2 befinden sich beide im Betriebszustand,
    ist die Kupplung K0 eingerückt,
    steht im Getriebe AMT der erste Synchroneingriffsmechanismus A1 mit dem Zahnrad G3 in Eingriff, und der zweite Synchroneingriffsmechanismus A2 steht mit dem Zahnrad G4 in Eingriff.
  • Auf diese Weise übertragen der Verbrennungsmotor ICE und der erste Motor EM1 Drehmoment auf den Differentialmechanismus DM zum Antreiben über die erste Eingangswelle S1, das Zahnrad G3, das Zahnrad G4 und die Ausgangswelle S3, oder der Verbrennungsmotor ICE und der erste Motor EM1 übertragen Drehmoment auf den Differentialmechanismus DM zum Antreiben über die erste Eingangswelle S1, das Zahnrad G3, das Zahnrad G4 und die Ausgangswelle S3, und der zweite Motor EM2 überträgt Drehmoment auf den Differentialmechanismus DM zum Antreiben über das Zahnrad G8, das Zahnrad G7, das Zahnrad G6, die zweite Eingangswelle S2, das Zahnrad G3, das Zahnrad G4 und die Ausgangswelle S3 nacheinander.
  • Ferner kann, wie in Tabelle 1 gezeigt, das Hybridantriebssystem durch das Steuermodul des Hybridantriebssystems gesteuert werden, um einen Leerlauflademodus zu implementieren.
  • Wenn sich das Hybridantriebssystem im Leerlauflademodus befindet,
    befindet sich der Verbrennungsmotor ICE in einem Betriebszustand;
    befindet sich der erste Motor EM1 im Betriebszustand, und der zweite Motor EM2 befindet sich in einem gestoppten Zustand;
    ist die Kupplung K0 eingerückt;
    befindet sich im Getriebe AMT der erste Synchroneingriffsmechanismus A1 in der Neutralstellung, in der der erste Synchroneingriffsmechanismus nicht in Eingriff mit den entsprechenden Zahnrädern (Zahnräder G1 und G3) steht, und der zweite Synchroneingriffsmechanismus A2 befindet sich in der Neutralstellung, in der der zweite Synchroneingriffsmechanismus nicht in Eingriff mit den entsprechenden Zahnrädern (Zahnräder G4 und G5) steht.
  • Auf diese Weise überträgt der Verbrennungsmotor ICE Drehmoment auf den ersten Motor EM1, um den ersten Motor EM1 zum Laden der Batterie zu aktivieren. Ferner kann, wie in Tabelle 1 gezeigt, das Hybridantriebssystem durch das Steuermodul des Hybridantriebssystems gesteuert werden, um einen seriellen Modus zu implementieren.
  • Wenn sich das Hybridantriebssystem im seriellen Modus befindet,
    befinden sich der Verbrennungsmotor ICE, der erste Motor EM1 und der zweite Motor EM2 in einem Betriebszustand;
    ist die Kupplung K0 eingerückt;
    befindet sich im Getriebe AMT der erste Synchroneingriffsmechanismus A1 in der Neutralstellung, in der der erste Synchroneingriffsmechanismus nicht in Eingriff mit den entsprechenden Zahnrädern (Zahnräder G1 und G3) steht und der zweite Synchroneingriffsmechanismus A2 mit dem Zahnrad G4 oder dem Zahnrad G5 in Eingriff steht.
  • Auf diese Weise überträgt der Verbrennungsmotor ICE Drehmoment auf den ersten Motor EM1, um den ersten Motor EM1 zum Laden der Batterie zu aktivieren, und der zweite Motor EM2 überträgt Drehmoment auf den Differentialmechanismus DM zum Antreiben über das Zahnrad G8, das Zahnrad G7, das Zahnrad G6, die zweite Eingangswelle S2, das Zahnrad G3, das Zahnrad G4 und die Ausgangswelle S3 oder über das Zahnrad G8, das Zahnrad G7, das Zahnrad G6, das Zahnrad G5 und die Ausgangswelle S3.
  • Auf der Grundlage der in Tabelle 1 gezeigten Betriebsart des Hybridantriebssystems kann das Hybridantriebssystem das folgende Betriebsverfahren nutzen, wenn zum Antreiben erforderliches Drehmoment abgegeben werden muss:
    • Wenn der Ladezustand der Batterie des Hybridantriebssystems höher als oder gleich einem ersten vorgegebenen Schwellenwert ist, die angeforderte Antriebsleistung geringer als die maximale Batterieausgangsleistung ist, nutzt das Hybridantriebssystem den reinen Motorantriebsmodus (den ersten reinen Motorantriebsmodus oder den zweiten reinen Motorantriebsmodus);
    • wenn der Ladezustand der Batterie niedriger als der erste vorgegebene Schwellenwert ist und höher als oder gleich einem zweiten vorgegebenen Schwellenwert ist, werden der Gesamtsystemwirkungsgrad des gesamten Hybridantriebssystems in den reinen Motorantriebsmodi und in den Hybridantriebsmodi jeweils auf der Grundlage des thermischen Wirkungsgrads des Verbrennungsmotors, des durchschnittlichen Wirkungsgrads des Motors und dessen elektronischer Leistungssteuerung und des Lade-/Entladewirkungsgrads der Batterie berechnet, der den reinen Motorantriebsmodi entsprechende Gesamtsystemwirkungsgrad wird mit dem Gesamtsystemwirkungsgrad verglichen, der den Hybridantriebsmodi entspricht, und das Hybridantriebssystem nutzt den Antriebsmodus, der einen höheren Gesamtsystemwirkungsgrad mit sich bringt; und
    • wenn der Ladezustand der Batterie niedriger als der zweite vorgegebene Schwellenwert ist, nutzt das Hybridstromversorgungssystem den seriellen Modus. Anzumerken ist, dass der erste vorgegebene Schwellenwert und der zweite vorgegebene Schwellenwert, die vorstehend beschrieben wurden, Werte sein können, die gemäß verschiedenen Fahrzeugtypen, Batterieleistung und anderen Parametern erhalten werden. Auf diese Weise können der erste vorgegebene Schwellenwert und der zweite vorgegebene Schwellenwert entsprechend verschiedenen Fahrzeugen und Batterien eingestellt werden.
  • Wenn der Ladezustand der Batterie niedriger als der erste vorgegebene Schwellenwert ist und höher als oder gleich dem zweiten vorgegebenen Schwellenwert ist, ist eine Umschaltung aufgrund des Vergleichs des Gesamtsystemwirkungsgrads erforderlich, wobei die Umschaltung in dem Moment durch Verzögern einer vorgegebenen Zeitdauer ausgeführt wird. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das Hybridantriebssystem häufig zwischen verschiedenen Antriebsmodi umgeschaltet wird. Wenn außerdem der Ladezustand der Batterie niedriger als der erste vorgegebene Schwellenwert ist und höher als oder gleich dem zweiten vorgegebenen Schwellenwert ist, muss der Gesamtsystemwirkungsgrad, der den verschiedenen Antriebsmodi entspricht, wiederholt verglichen werden, um das Hybridantriebssystem so anzupassen, dass rechtzeitig der am besten geeignete Antriebsmodus implementiert wird.
  • Der Gesamtsystemwirkungsgrad des Hybridantriebssystems kann zum Beispiel gemäß dem Produkt aus unterschiedlichen Parametern im thermischen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors, durchschnittlichen Wirkungsgrad des Motors und dessen elektronischer Leistungssteuerung und Lade-/Entladewirkungsgrads der Batterie berechnet werden. Insbesondere kann im reinen Motorantriebsmodus der Gesamtsystemwirkungsgrad unter Verwendung des Produkts aus dem durchschnittlichen Wirkungsgrad des Motors und dessen elektronischer Leistungssteuerung und dem Lade-/Entladewirkungsgrad der Batterie berechnet werden, während im Hybridantriebsmodus der Gesamtsystemwirkungsgrad unter Verwendung des Produkts aus dem thermischen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors, des durchschnittlichen Wirkungsgrads des Motors und dessen elektronischer Leistungssteuerung und des Lade-/Entladewirkungsgrads der Batterie berechnet werden kann.
  • Darüber hinaus kann auf der Grundlage des Betriebsmodus des in Tabelle 1 gezeigten Hybridantriebssystems für den Fall, dass das zum Antreiben verwendete Drehmoment nicht durch das Hybridantriebssystem abgegeben werden muss, der Leerlauflademodus verwendet werden, wenn der Ladezustand der Batterie zu niedrig ist. Das Betriebsverfahren des Hybridantriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorstehend ausführlich beschrieben, und nachstehend wird ein Drehmomentverteilungsverfahren beschrieben, das für den Fall verwendet wird, dass das zum Antreiben verwendete Drehmoment durch das Hybridantriebssystem abgegeben werden muss.
  • (Drehm om entvertei lungsverfahren)
  • Auf der Grundlage der reinen Motorantriebsmodi (des ersten reinen Motorantriebsmodus und des zweiten reinen Motorantriebsmodus) und der Hybridantriebsmodi (des ersten Hybridantriebsmodus, des zweiten Hybridantriebsmodus und des dritten Hybridantriebsmodus) des in Tabelle 1 gezeigten Hybridantriebssystems kann das Hybridantriebssystem das folgende Drehmomentverteilungsverfahren nutzen, falls das zum Antreiben verwendete Drehmoment abgegeben werden muss.
  • Wenn sich das Hybridantriebssystem im reinen Motorantriebsmodus befindet, sei es im ersten reinen Motorantriebsmodus oder im zweiten reinen Motorantriebsmodus, ist das Übersetzungsverhältnis von der Eingangs-/Ausgangswelle des zweiten Motors EM2 zur Ausgangswelle S3 des Getriebes AMT höher als das Übersetzungsverhältnis von der Eingangs-/Ausgangswelle des ersten Motors EM1 zur Ausgangswelle S3 des Getriebes AMT. Daher ist die Drehzahl des zweiten Motors EM2 konstant höher als die des ersten Motors EM1, sodass der zweite Motor EM2 eher als der erste Motor EM1 dazu tendiert, unter hocheffizienten Betriebsbedingungen zu arbeiten. Auf dieser Grundlage wird das durch den zweiten Motor EM2 in das Getriebe AMT eingeleitete Drehmoment zunächst gemäß dem angeforderten Drehmoment eingestellt, wobei das Drehmoment des ersten Motors EM1 auf der Grundlage der Differenz zwischen dem angeforderten Drehmoment und dem maximalen Nenndrehmoment des zweiten Motors EM2 eingestellt wird, wenn das angeforderte Drehmoment höher als das maximale Nenndrehmoment des zweiten Motors EM2 ist.
  • Wenn sich das Hybridantriebssystem im Hybridantriebsmodus befindet, werden der thermische Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors, der durchschnittliche Wirkungsgrad des Motors und dessen elektronischer Leistungssteuerung sowie der Lade-/Entladewirkungsgrad der Batterie berücksichtigt, und das Drehmoment des Verbrennungsmotors ICE und das Drehmoment des ersten Motors EM1 werden gemäß dem angeforderten Drehmoment eingestellt, wobei, wenn das angeforderte Drehmoment höher als die Summe aus dem tatsächlichen Verbrennungsmotordrehmoment des Verbrennungsmotors ICE und dem tatsächlichen Motordrehmoment des ersten Motors EM1 ist, das Drehmoment des zweiten Motors EM2 auf der Grundlage der Differenz zwischen dem angeforderten Drehmoment und der Summe aus dem tatsächlichen Drehmoment des Verbrennungsmotors und dem tatsächlichen Drehmoment des Motors eingestellt wird.
  • Es ist zu beachten, dass im reinen Motorantriebsmodus des Hybridantriebssystems das durch den ersten Motor EM1 in das Getriebe AMT eingeleitete Drehmoment ebenfalls durch verschiedene Faktoren begrenzt ist. Das heißt, das durch den ersten Motor EM1 in das Getriebe AMT eingeleitete Drehmoment ist niedriger als oder gleich dem maximal zulässigen Eingangsdrehmoment der ersten Eingangswelle S1 des Getriebes AMT, und das durch den ersten Motor EM1 in das Getriebe AMT eingeleitete Drehmoment ist ebenfalls niedriger als oder gleich dem Wert des Drehmoments, das durch den ersten Motor EM1 abgegeben werden kann, das auf der Grundlage der maximalen Ausgangsleistung der Batterie berechnet wird.
  • Wenn sich das Hybridantriebssystem im Hybridantriebsmodus befindet, wird das Drehmoment des ersten Motors EM1 auf der Grundlage der Differenz zwischen dem angeforderten Drehmoment und dem tatsächlichen Drehmoment des Verbrennungsmotors eingestellt, und es sollte außerdem sichergestellt werden, dass die Summe aus dem tatsächlichen Drehmoment des Verbrennungsmotors und dem tatsächlichen Motordrehmoment niedriger als oder gleich dem maximal zulässigen Eingangsdrehmoment der ersten Eingangswelle S1 des Getriebes AMT ist. Das durch den zweiten Motor EM2 in das Getriebe AMT eingeleitete Drehmoment ist ebenfalls durch verschiedene Faktoren begrenzt. Das heißt, das durch den zweiten Motor EM2 in das Getriebe AMT eingeleitete Drehmoment ist niedriger als oder gleich dem maximal zulässigen Drehmoment der zweiten Eingangswelle S2 des Getriebes AMT, und das durch den zweiten Motor EM2 in das Getriebe AMT eingeleitete Drehmoment sollte niedriger als oder gleich dem Wert des Drehmoments sein, das durch den zweiten Motor EM2 abgegeben werden kann, das auf der Grundlage der maximalen Ausgangsleistung der Batterie berechnet wird.
  • Das Drehmomentverteilungsverfahren des Hybridantriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorstehend ausführlich beschrieben, und das Gangschaltsteuerungsverfahren des Hybridantriebssystems im reinen Motorantriebsmodus und im Hybridantriebsmodus wird nachstehend beschrieben.
  • (Gangschaltsteuerungsverfahren)
  • Das Gangsteuerungsverfahren des Hybridantriebssystems wird nachstehend veranschaulicht, indem beispielsweise ein Gangschaltvorgang, bei dem das Hybridantriebssystem in 2 aus dem ersten reinen Motorantriebsmodus in den zweiten reinen Motorantriebsmodus umgeschaltet, ein Gangschaltvorgang, bei dem das Hybridantriebssystem aus dem ersten Hybridantriebsmodus in den zweiten Hybridantriebsmodus umgeschaltet wird, und ein Gangschaltvorgang ausgeführt werden, bei dem das Hybridantriebssystem aus dem zweiten Hybridantriebsmodus in den dritten Hybridantriebsmodus umgeschaltet wird.
  • Wie in 3a gezeigt, umfasst das Gangschaltsteuerungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beim Umschalten des Hybridantriebssystems aus dem ersten reinen Motorantriebsmodus in den zweiten reinen Motorantriebsmodus drei Phasen P1 bis P3 in einer nachstehend beschriebenen chronologischen Reihenfolge.
  • Eine Drehmomentübertragung wird in der ersten Phase P1 ausgeführt, wobei das Drehmoment des zweiten Motors EM2 so gesteuert wird, dass es innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne allmählich auf 0 Nm verringert wird; das Drehmoment des ersten Motors EM1 wird so gesteuert, dass es auf der Grundlage von Parametern wie beispielsweise der Leistung des ersten Motors EM1 und der Ausgangsleistung der Batterie allmählich auf das maximale Drehmoment erhöht wird. Auf diese Weise kann das Drehmoment zum Antreiben im Hybridantriebssystem so weit wie möglich aufrechterhalten werden.
  • Ferner werden in der ersten Phase P1 die Drehzahl des ersten Motors EM1 und die Drehzahl des zweiten Motors EM2 so gesteuert, dass sie allmählich erhöht werden.
  • Nachdem das Drehmoment des zweiten Motors EM2 auf 0 Nm verringert und das Drehmoment des ersten Motors EM1 auf das maximale Drehmoment erhöht wurden, wird die zweite Phase P2 implementiert.
  • In der zweiten Phase P2 wird zunächst der zweite Synchroneingriffsmechanismus A2 so gesteuert, dass er vom Zahnrad G5 gelöst wird. Dann wird der zweite Motor EM2 gesteuert, um einen Drehzahlsteuermodus zu implementieren, und das Drehmoment des zweiten Motors EM2 wird so gesteuert, dass es schnell auf einen negativen Wert verringert, innerhalb eines bestimmten Zeitraums auf dem negativen Wert gehalten und dann schnell auf 0 Nm zurückgeführt wird, sodass die Drehzahl des zweiten Motors EM2 allmählich verringert wird, um das Zahnrad G4 anzutreiben und die Drehzahl anzupassen. Auf diese Weise wird durch Steuern des zweiten Motors EM2 zum Anpassen der Drehzahl die Drehzahl des Zahnrads G4 mit der Drehzahl des zweiten Synchroneingriffsmechanismus A2 abgeglichen. Ferner wird nach dem Abgleichen der Drehzahl des Zahnrads G4 mit der Drehzahl des zweiten Synchroneingriffsmechanismus A2 das Zahnrad G4 gesteuert, um mit dem zweiten Synchroneingriffsmechanismus A2 in Eingriff gebracht zu werden.
  • Nachdem das Zahnrad G4 mit dem zweiten Synchroneingriffsmechanismus A2 in Eingriff gebracht wurde, wird die dritte Phase P3 implementiert, wobei die Drehmomentübertragung noch in der dritten Phase P3 ausgeführt wird. Das Drehmoment des zweiten Motors EM2 wird so gesteuert, dass es allmählich auf das Motor-Solldrehmoment erhöht wird, und das Drehmoment des ersten Motors EM1 wird so gesteuert, dass es allmählich auf 0 Nm verringert wird. Auf diese Weise kann das Drehmoment zum Antreiben im Hybridantriebssystem so weit wie möglich aufrechterhalten werden.
  • Nach Abschluss der dritten Phase P3 kann das Hybridantriebssystem das Drehmoment des ersten Motors EM1 und das Drehmoment des zweiten Motors EM2 gemäß dem vorstehend beschriebenen Drehmomentverteilungsverfahren steuern.
  • Wie in 3b gezeigt, umfasst das Gangschaltsteuerungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beim Umschalten des Hybridantriebssystems aus dem ersten Hybridantriebsmodus in den zweiten Hybridantriebsmodus fünf Phasen P1 bis P5 in einer nachstehend beschriebenen chronologischen Reihenfolge.
  • Eine Drehmomentübertragung wird in der ersten Phase P1 ausgeführt, wobei innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne (z. B. einer vorgegebenen Kalibrierungszeit) im eingerückten Zustand der Kupplung K0 die Drehmomentkapazität der Kupplung K0, das Drehmoment des Verbrennungsmotors ICE und das Drehmoment des ersten Motors EM1 so gesteuert werden, dass sie allmählich auf entsprechende vorgegebene Werte verringert werden, und das Drehmoment des zweiten Motors EM2 so gesteuert wird, dass es auf der Grundlage von Parametern wie beispielsweise der Leistung des zweiten Motors EM2 und der Ausgangsleistung der Batterie allmählich verringert werden. Auf diese Weise kann das Drehmoment zum Antreiben im Hybridantriebssystem so weit wie möglich aufrechterhalten werden.
  • Ferner werden in der ersten Phase P1 die Drehzahl des ersten Motors EM1, die Drehzahl des zweiten Motors EM2 und die Drehzahl des Verbrennungsmotors ICE so gesteuert, dass sie allmählich erhöht werden.
  • Nachdem die Drehmomentkapazität der Kupplung K0 und das Drehmoment des Verbrennungsmotors ICE auf die vorgegebenen Werte verringert wurden, wird die zweite Phase P2 implementiert.
  • In der zweiten Phase P2 wird zuerst die Kupplung K0 ausgerückt und die Drehmomentkapazität der Kupplung K0 und das Drehmoment des Verbrennungsmotors ICE werden ferner gesteuert, um schnell auf jeweilige negative Werte verringert und auf den jeweiligen negativen Werten gehalten zu werden, sodass die Drehzahl des Verbrennungsmotors ICE verringert wird, um sich der Drehzahl der ersten Eingangswelle S1 des Getriebes AMT anzunähern.
  • Zusätzlich erfolgt die Drehmomentübertragung in der zweiten Phase P2 so, dass das Drehmoment des ersten Motors EM1 allmählich auf 0 Nm verringert und das Drehmoment des zweiten Motors EM2 auf das maximale Drehmoment erhöht werden. In der Phase werden die Drehzahl des ersten Motors EM1 und die Drehzahl des zweiten Motors EM2 allmählich erhöht. Auf diese Weise kann das Drehmoment zum Antreiben im Hybridantriebssystem so weit wie möglich aufrechterhalten werden. Nachdem das Drehmoment des ersten Motors EM1 auf 0 Nm verringert wurde, wird die dritte Phase P3 implementiert.
  • In der dritten Phase P3 wird der erste Synchroneingriffsmechanismus A1 so gesteuert, dass er vom Zahnrad G3 gelöst wird. Dann wird der erste Motor EM1 gesteuert, um einen Drehzahlsteuermodus zu implementieren, und das Drehmoment des ersten Motors EM1 wird so gesteuert, dass es schnell auf einen negativen Wert verringert wird, innerhalb eines bestimmten Zeitraums auf dem negativen Wert gehalten und dann auf 0 Nm zurückgeführt wird, sodass die Drehzahl des ersten Motors EM1 allmählich verringert wird, um den ersten Synchroneingriffsmechanismus A1 anzutreiben, um die Drehzahl anzupassen. Auf diese Weise wird durch Steuern des ersten Motors EM1 zum Anpassen der Drehzahl die Drehzahl des ersten Synchroneingriffsmechanismus A1 mit der des Zahnrads G1 abgeglichen. Ferner wird nach dem Abgleichen der Drehzahl des ersten Synchroneingriffsmechanismus A1 mit der des Zahnrads G1 der erste Synchroneingriffsmechanismus A1 so gesteuert, dass er mit dem Zahnrad G1 in Eingriff gebracht wird.
  • In der dritten Phase P3 wird das Drehmoment des zweiten Motors EM2 auf dessen maximalem Drehmoment gehalten, und die Drehzahl des zweiten Motors EM2 wird allmählich erhöht. Das Drehmoment des Verbrennungsmotors ICE bzw. die Drehmomentkapazität der Kupplung K0 bleiben unverändert auf den Werten in der zweiten Phase P2, sodass die Drehzahl des Verbrennungsmotors ICE allmählich verringert wird und sich der Drehzahl der ersten Eingangswelle S1 des Getriebes AMT weiter nähert.
  • Nachdem der erste Synchroneingriffsmechanismus A1 mit dem Zahnrad G1 in Eingriff gebracht wurde, wird die vierte Phase P4 implementiert.
  • Die Drehmomentübertragung wird in der vierten Phase P4 erneut ausgeführt, das Drehmoment des ersten Motors EM1 wird allmählich auf das Motor-Solldrehmoment erhöht und bleibt dann unverändert, und das Drehmoment des zweiten Motors EM2 wird allmählich auf 0 Nm verringert. Das Drehmoment des Verbrennungsmotors ICE und die Drehmomentkapazität der Kupplung K0 werden beide erhöht, und die Drehmomentkapazität der Kupplung K0 bleibt in dieser Phase konstant höher als das Drehmoment des Verbrennungsmotors ICE, wodurch schließlich das Drehmoment des Verbrennungsmotors ICE und die Drehmomentkapazität der Kupplung K0 beide auf einen Wert erhöht werden, der gleich dem Verbrennungsmotor-Solldrehmoment ist.
  • In dieser Phase werden sowohl die Drehzahl des ersten Motors EM1 als auch die Drehzahl des zweiten Motors EM2 allmählich erhöht, und die Drehzahl des Verbrennungsmotors ICE nähert sich weiter allmählich der Drehzahl der ersten Eingangswelle S1 des Getriebes AMT.
  • Nachdem das Drehmoment des Verbrennungsmotors ICE und die Drehmomentkapazität der Kupplung K0 beide auf einen Wert erhöht wurden, der gleich dem Verbrennungsmotor-Solldrehmoment ist, wird die fünfte Phase P5 implementiert.
  • In der fünften Phase P5 nähert sich die Drehzahl des Verbrennungsmotors ICE weiter allmählich der Drehzahl der ersten Eingangswelle S1 des Getriebes AMT, und schließlich stimmen ihre Drehzahlen überein. In dem Moment werden die Kupplung K0 eingerückt und die Drehmomentkapazität der Kupplung K0 erhöht, sodass die Drehmomentkapazität der Kupplung K0 höher als das Verbrennungsmotor-Solldrehmoment des Verbrennungsmotors ICE ist.
  • Nach Abschluss der dritten Phase P5 kann das Hybridantriebssystem das Drehmoment des ersten Motors EM1, das Drehmoment des zweiten Motors EM2 und das Drehmoment des Verbrennungsmotors ICE gemäß dem vorstehend beschriebenen Drehmomentverteilungsverfahren steuern.
  • Wie in 3c gezeigt, umfasst das Gangschaltsteuerungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beim Umschalten des Hybridantriebssystems aus dem zweiten Hybridantriebsmodus in den dritten sieben Phasen P1 bis P7 in einer nachstehend beschriebenen chronologischen Reihenfolge.
  • Eine Drehmomentübertragung wird in der ersten Phase P1 ausgeführt, wobei innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums das Drehmoment des zweiten Motors EM2 so gesteuert wird, dass es allmählich auf 0 Nm verringert wird, das Drehmoment des Verbrennungsmotors ICE und die Drehmomentkapazität der Kupplung K0 so gesteuert werden, dass sie allmählich erhöht werden, und das Drehmoment des ersten Motors EM1 so gesteuert wird, dass es unverändert bleibt. Auf diese Weise kann das Drehmoment zum Antreiben im Hybridantriebssystem so weit wie möglich aufrechterhalten werden.
  • Ferner werden in der ersten Phase P1 die Drehzahl des ersten Motors EM1, die Drehzahl des zweiten Motors EM2 und die Drehzahl des Verbrennungsmotors ICE so gesteuert, dass sie allmählich erhöht werden.
  • Nachdem das Drehmoment des zweiten Motors EM2 auf 0 Nm verringert wurde, wird die zweite Phase P2 implementiert.
  • In der zweiten Phase P2 wird der zweite Synchroneingriffsmechanismus A2 so gesteuert, dass er vom Zahnrad G5 gelöst wird. Dann wird der zweite Motor EM2 gesteuert, um einen Drehzahlsteuermodus zu implementieren, und das Drehmoment des zweiten Motors EM2 wird so gesteuert, dass es schnell auf einen negativen Wert verringert, innerhalb eines bestimmten Zeitraums auf dem negativen Wert gehalten und dann schnell auf 0 Nm zurückgeführt wird, sodass die Drehzahl des zweiten Motors EM2 allmählich verringert wird, um das Zahnrad G4 anzutreiben und die Drehzahl anzupassen. Auf diese Weise wird durch Steuern des zweiten Motors EM2 zum Anpassen der Drehzahl die Drehzahl des Zahnrads G4 mit der Drehzahl des zweiten Synchroneingriffsmechanismus A2 abgeglichen. Ferner wird nach dem Abgleichen der Drehzahl des Zahnrads G4 mit der Drehzahl des zweiten Synchroneingriffsmechanismus A2 das Zahnrad G4 gesteuert, um mit dem zweiten Synchroneingriffsmechanismus A2 in Eingriff gebracht zu werden.
  • In dieser Phase sind das Drehmoment des ersten Motors EM1, das Drehmoment des Verbrennungsmotors ICE und die Drehmomentkapazität der Kupplung K0 gleich ihren jeweiligen Werten am Ende der ersten Phase P1 und bleiben unverändert, und die Drehzahl des ersten Motor EM1 und die Drehzahl des Verbrennungsmotors ICE werden beide allmählich erhöht.
  • Ferner ist der Änderungsvorgang der Parameter in der nachfolgenden dritten Phase P3 bis zur siebten Phase P7 im Wesentlichen derselbe wie der Änderungsvorgang der Parameter in der ersten Phase P1 bis zur fünften Phase P5, wie in 3b gezeigt. Das Lösen des ersten Synchroneingriffsmechanismus A1 vom Zahnrad G1 und der Eingriff des ersten Synchroneingriffsmechanismus mit dem Zahnrad G3 werden in der dritten Phase P3 bis zur siebten Phase P7 erreicht. Daher sind die konkreten Vorgänge der dritten Phase P3 bis zur siebten Phase P7 hier nicht angegeben. Zusammenfassend kann das Phänomen der Drehmomentunterbrechung bei dem Gangschaltsteuerungsverfahren des Hybridantriebssystems nicht auftreten. Wenn das Hybridantriebssystem im reinen Motorantriebsmodus Gänge schaltet, wird im Allgemeinen eine Drehmomentkompensation am ersten Motor EM1 ausgeführt; wenn das Hybridantriebssystem im Hybridantriebsmodus Gänge schaltet, wird eine Drehmomentkompensation am Verbrennungsmotor ICE und/oder am ersten Motor EM1 in dem Fall ausgeführt, dass der zweite Synchroneingriffsmechanismus A2 von den entsprechenden Zahnrädern gelöst ist; und eine Drehmomentkompensation wird am zweiten Motor EM2 in dem Fall ausgeführt, dass der erste Synchroneingriffsmechanismus A1 von den entsprechenden Zahnrädern gelöst ist.
  • Wenn das Hybridantriebssystem Gänge schaltet, umfasst das Gangschaltsteuerungsverfahren ferner einen Drehmomentübertragungsvorgang vor dem Lösen der Synchroneingriffsmechanismen A1 und A2 des Getriebes AMT von den entsprechenden Zahnrädern.
  • Wenn das Hybridantriebssystem im reinen Motorantriebsmodus Gänge schaltet, wird beim Drehmomentübertragungsvorgang eine Drehmomentübertragung zwischen dem zweiten Motor EM2 und dem ersten Motor EM1 ausgeführt, sodass die Drehmomentkompensation am ersten Motor ausgeführt werden kann.
  • Wenn das Hybridantriebssystem im Hybridantriebsmodus Gänge schaltet, wird beim Drehmomentübertragungsvorgang beim Ausführen der Gangschaltung durch den zweiten Synchroneingriffsmechanismus A2 die Drehmomentübertragung zwischen dem zweiten Motor EM2 und dem Verbrennungsmotor ICE ausgeführt und/oder den ersten Motor EM1 ausgeführt, sodass die Drehmomentkompensation am Verbrennungsmotor ICE und/oder am ersten Motor EM1 ausgeführt werden kann; wenn die Gangschaltung durch den ersten Synchroneingriffsmechanismus A1 ausgeführt wird, wird die Drehmomentübertragung zwischen dem zweiten Motor EM2 und dem Verbrennungsmotor ICE und dem ersten Motor EM1 ausgeführt, sodass die Drehmomentkompensation am zweiten Motor EM2 ausgeführt werden kann.
  • Konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind vorstehend ausführlich dargelegt, es sollte jedoch auch beachtet werden, dass:
    1. 1. wie hierin beschrieben ein allmähliches Erhöhen oder allmähliches Verringern bedeutet, dass sich die Parameter kontinuierlich und im Wesentlichen linear ändern; schnelles Zunehmen oder schnelles Abnehmen bedeutet, dass die Änderungssteilheiten der Parameter nahe bei 90 Grad liegen.
    2. 2. wie hierin beschrieben ein Abgleichen von Drehzahlen bedeutet, dass die Drehzahlen ungefähr gleich, aber nicht unbedingt gleich sind. Darüber hinaus bezeichnet der Begriff „Drehzahl“ eine Rotationsgeschwindigkeit, sofern nicht anders angegeben. Beispielsweise bezeichnet der Begriff „Verbrennungsmotordrehzahl“ eine Rotationsgeschwindigkeit eines Verbrennungsmotors, und der Begriff „Motordrehzahl“ bezeichnet eine Rotationsgeschwindigkeit eines Motors.

Claims (19)

  1. Hybridantriebssystem, umfassend: ein Getriebe, das eine erste Eingangswelle, eine zweite Eingangswelle, eine Ausgangswelle und eine Vielzahl von Synchroneingriffsmechanismen und eine Vielzahl von Zahnrädern umfasst, wobei die zweite Eingangswelle die erste Eingangswelle umhüllt, die zweite Eingangswelle und die erste Eingangswelle unabhängig drehbar sind, die Ausgangswelle in Abständen parallel zur ersten Eingangswelle und zur zweiten Eingangswelle angeordnet und das auf der Ausgangswelle angeordnete Zahnrad ständig mit den jeweils auf der ersten Eingangswelle und der zweiten Eingangswelle angeordneten Zahnrädern in Eingriff steh, sodass die Wellen über die Vielzahl von Synchroneingriffsmechanismen und die Vielzahl von Zahnrädern selektiv in Getriebeverbindung sein können; einen ersten Motor, wobei eine Eingangs-/Ausgangswelle des ersten Motors in Getriebeverbindung mit der ersten Eingangswelle des Getriebes steht; einen zweiten Motor, wobei eine Eingangs-/Ausgangswelle des zweiten Motors in Getriebeverbindung mit der zweiten Eingangswelle des Getriebes steht; einen Verbrennungsmotor und eine Kupplung, wobei der Verbrennungsmotor über die Kupplung in Getriebeverbindung mit der Eingangs-/Ausgangswelle des ersten Motors steht; und eine Batterie, die elektrisch mit dem ersten Motor und dem zweiten Motor verbunden ist.
  2. Hybridantriebssystem nach Anspruch 1, wobei die Eingangs-/Ausgangswelle des ersten Motors direkt und koaxial mit der ersten Eingangswelle verbunden ist, und die Eingangs-/Ausgangswelle des zweiten Motors über einen Zahnradgetriebemechanismus in Getriebeverbindung mit der zweiten Eingangswelle steht.
  3. Hybridantriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vielzahl von Synchroneingriffsmechanismen einen ersten Synchroneingriffsmechanismus und einen zweiten Synchroneingriffsmechanismus umfasst, der erste Synchroneingriffsmechanismus auf der ersten Eingangswelle angeordnet ist und der zweite Synchroneingriffsmechanismus auf der Ausgangswelle angeordnet ist; ein erstes Zahnrad, das dem ersten Synchroneingriffsmechanismus entspricht, auf der ersten Eingangswelle angeordnet ist, das erste Zahnrad ständig mit einem zweiten Zahnrad in Eingriff steht, das an der Ausgangswelle befestigt ist, ein drittes Zahnrad, das dem ersten Synchroneingriffsmechanismus entspricht, an der zweiten Eingangswelle befestigt ist und das dritte Zahnrad ständig mit einem vierten Zahnrad in Eingriff steht, das auf der Ausgangswelle angeordnet ist; und das vierte Zahnrad dem zweiten Synchroneingriffsmechanismus entspricht, ein fünftes Zahnrad, das dem zweiten Synchroneingriffsmechanismus entspricht, auf der Ausgangswelle angeordnet ist, und das fünfte Zahnrad ständig mit einem sechsten Zahnrad in Eingriff steht, das an der zweiten Eingangswelle befestigt ist.
  4. Hybridantriebssystem nach Anspruch 3, wobei ein an der Eingangs-/Ausgangswelle des zweiten Motors befestigtes achtes Zahnrad ständig mit einem siebten Zwischenrad in Eingriff steht, das als Zwischenzahnrad dient, das siebte Zahnrad ständig mit dem dritten Zahnrad oder dem sechsten Zahnrad in Eingriff steht und das siebte Zahnrad und das achte Zahnrad den Zahnradgetriebemechanismus bilden.
  5. Hybridantriebssystem nach Anspruch 3 oder 4, ferner umfassend ein Steuermodul, das in der Lage ist, das Hybridantriebssystem zu steuern, um das Hybridantriebssystem zu aktivieren, einen reinen Motorantriebsmodus zu implementieren, wobei im reinen Motorantriebsmodus des Hybridantriebssystems sich der Verbrennungsmotor in einem gestoppten Zustand befindet, der zweite Motor sich in einem Betriebszustand befindet und der erste Motor sich in einem gestoppten Zustand befindet oder der erste Motor und der zweite Motor sich beide in einem Betriebszustand befinden, die Kupplung ausgerückt ist und die Synchroneingriffsmechanismen des Getriebes mit den entsprechenden Zahnrädern in Eingriff stehen, sodass der zweite Motor Drehmoment zum Antreiben auf das Getriebe überträgt oder der erste Motor und der zweite Motor beide Drehmoment zum Antreiben auf das Getriebe übertragen.
  6. Hybridantriebssystem nach Anspruch 5, wobei im reinen Motorantriebsmodus des Hybridantriebssystems der erste Synchroneingriffsmechanismus mit dem ersten Zahnrad in Eingriff steht und der zweite Synchroneingriffsmechanismus mit dem fünften Zahnrad in Eingriff steht; oder der erste Synchroneingriffsmechanismus mit dem ersten Zahnrad in Eingriff steht und der zweite Synchroneingriffsmechanismus mit dem vierten Zahnrad in Eingriff steht.
  7. Drehmomentverteilungsverfahren des Hybridantriebssystems nach Anspruch 5 oder 6, wobei im reinen Motorantriebsmodus des Hybridantriebssystems ein Übersetzungsverhältnis von der Eingangs-/Ausgangswelle des zweiten Motors zur Ausgangswelle des Getriebes höher als ein Übersetzungsverhältnis von der Eingangs-/Ausgangswelle des ersten Motors zur Ausgangswelle des Getriebes ist.
  8. Hybridantriebssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das Hybridantriebssystem durch das Steuermodul des Hybridantriebssystems gesteuert werden kann, um einen Hybridantriebsmodus zu implementieren, wenn sich das Hybridantriebssystem im Hybridantriebsmodus befindet, der Verbrennungsmotor sich im Betriebszustand befindet, der erste Motor sich im Betriebszustand befindet und der zweite Motor sich im gestoppten Zustand befindet oder der erste Motor und der zweite Motor sich beide im Betriebszustand befinden, die Kupplung eingerückt ist und die Synchroneingriffsmechanismen des Getriebes mit den entsprechenden Zahnrädern in Eingriff stehen, sodass der Verbrennungsmotor und der erste Motor Drehmoment zum Antreiben auf das Getriebe übertragen oder der Verbrennungsmotor, der erste Motor und der zweite Motor Drehmoment zum Antreiben auf das Getriebe übertragen.
  9. Hybridantriebssystem nach Anspruch 8, wobei im Hybridantriebsmodus des Hybridantriebssystems der erste Synchroneingriffsmechanismus mit dem dritten Zahnrad in Eingriff steht und der zweite Synchroneingriffsmechanismus mit dem fünften Zahnrad in Eingriff steht; der erste Synchroneingriffsmechanismus mit dem ersten Zahnrad in Eingriff steht und der zweite Synchroneingriffsmechanismus mit dem fünften Zahnrad in Eingriff steht; oder der erste Synchroneingriffsmechanismus mit dem dritten Zahnrad in Eingriff steht und der zweite Synchroneingriffsmechanismus mit dem vierten Zahnrad in Eingriff steht.
  10. Hybridantriebssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei das Hybridantriebssystem durch das Steuermodul des Hybridantriebssystems gesteuert werden kann, um einen seriellen Modus zu implementieren, wenn sich das Hybridantriebssystem im seriellen Modus befindet, der Verbrennungsmotor, der erste Motor und der zweite Motor sich im Betriebszustand befinden, die Kupplung eingerückt ist, der erste Synchroneingriffsmechanismus sich in einer Neutralstellung befindet, in der der erste Synchroneingriffsmechanismus nicht in Eingriff mit den entsprechenden Zahnrädern steht und der zweite Synchroneingriffsmechanismus mit dem vierten Zahnrad oder dem fünften Zahnrad in Eingriff steht, sodass der Verbrennungsmotor Drehmoment auf den ersten Motor überträgt, um den ersten Motor zum Laden der Batterie zu aktivieren, und der zweite Motor Drehmoment zum Antreiben auf das Getriebe überträgt.
  11. Hybridantriebssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei das Hybridantriebssystem durch das Steuermodul des Hybridantriebssystems gesteuert werden kann, um einen Leerlauflademodus zu implementieren, wenn sich Hybridantriebssystem im Leerlauflademodus befindet, der Verbrennungsmotor sich im Betriebszustand befindet, der erste Motor sich im Betriebszustand befindet und der zweite Motor sich im gestoppten Zustand befindet, die Kupplung eingerückt ist und die Synchroneingriffsmechanismen des Getriebes sich in der Neutralstellung befinden, sodass der Verbrennungsmotor Drehmoment auf den ersten Motor überträgt, um den ersten Motor zum Laden der Batterie zu aktivieren.
  12. Betriebsverfahren des Hybridantriebssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Betriebsverfahren umfasst: wenn der Ladezustand der Batterie des Hybridantriebssystems höher als oder gleich einem ersten vorgegebenen Schwellenwert ist und die angeforderte Antriebsleistung niedriger als die maximale Batterieausgangsleistung der Batterie ist, verwendet das Hybridantriebssystem den reinen Motorantriebsmodus; wenn der Ladezustand der Batterie niedriger als der erste vorgegebene Schwellenwert ist und höher als oder gleich einem zweiten vorgegebenen Schwellenwert ist, wird der Gesamtsystemwirkungsgrad des Hybridantriebssystems im reinen Motorantriebsmodus und im Hybridantriebsmodus jeweils auf der Grundlage des thermischen Wirkungsgrads des Verbrennungsmotors, des durchschnittlichen Wirkungsgrads des Motors und dessen elektronischer Leistungssteuerung und des Lade-/Entladewirkungsgrads der Batterie berechnet, der Gesamtsystemwirkungsgrad, der dem reinen Motorantriebsmodus enspricht, wird mit dem Gesamtsystemwirkungsgrad verglichen, der dem Hybridantriebsmodus entspricht, und das Hybridantriebssystem nutzt den Antriebsmodus, der einen höheren Gesamtsystemwirkungsgrad mit sich bringt; und wenn der Ladezustand der Batterie niedriger als ein zweiter vorgegebener Schwellenwert ist, nutzt das Hybridantriebssystem den seriellen Modus.
  13. Betriebsverfahren des Hybridantriebssystems nach Anspruch 12, wobei, wenn der Ladezustand der Batterie niedriger als der erste vorgegebene Schwellenwert ist und höher als oder gleich dem zweiten vorgegebenen Schwellenwert ist, der Gesamtsystemwirkungsgrad, der dem reinen Motorantriebsmodus entspricht, wiederholt mit dem Gesamtsystemwirkungsgrad verglichen wird, der dem Hybridantriebsmodus wiederholt entspricht, und wenn auf der Grundlage des Vergleichs des Gesamtsystemwirkungsgrads eine Umschaltung zwischen dem reinen Motorantriebsmodus und dem Hybridantriebsmodus erforderlich ist, wird die Umschaltung durch Verzögern über eine vorgegebene Zeitdauer ausgeführt.
  14. Betriebsverfahren des Hybridantriebssystems nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Gesamtsystemwirkungsgrad, der dem reinen Motorantriebsmodus entspricht, und der Gesamtsystemwirkungsgrad, der dem Hybridantriebsmodus entspricht, gemäß dem Produkt aus unterschiedlichen Parametern des thermischen Wirkungsgrads des Verbrennungsmotors, des durchschnittlichen Wirkungsgrads des Motors und dessen elektronischer Leistungssteuerung und des Lade-/Entladewirkungsgrads der Batterie berechnet werden.
  15. Drehmomentverteilungsverfahren des Hybridantriebssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Drehmomentverteilungsverfahren umfasst: wenn sich das Hybridantriebssystem im reinen Motorantriebsmodus befindet, wird das Drehmoment des zweiten Motors gemäß dem angeforderten Drehmoment eingestellt, und wenn das angeforderte Drehmoment höher als das maximale Nenndrehmoment des zweiten Motors ist, wird das Drehmoment des ersten Motors auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem angeforderten Drehmoment und dem maximalen Nenndrehmoment des zweiten Motors eingestellt; und wenn sich das Hybridantriebssystem im Hybridantriebsmodus befindet, werden das Drehmoment des Verbrennungsmotors und das Drehmoment des ersten Motors gemäß dem angeforderten Drehmoment eingestellt, und wenn das angeforderte Drehmoment höher als die Summe aus dem Drehmoment des Verbrennungsmotors und dem Drehmoment des ersten Motors ist, wird das Drehmoment des zweiten Motors auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem angeforderten Drehmoment und der Summe aus dem Drehmoments des Verbrennungsmotors und dem Drehmoments des ersten Motors eingestellt.
  16. Gangschaltsteuerungsverfahren des Hybridantriebssystems nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei eine Drehmomentkompensation am ersten Motor ausgeführt wird, wenn das Hybridantriebssystem Gänge im reinen Motorantriebsmodus schaltet; und wenn das Hybridantriebssystem Gänge im Hybridantriebsmodus schaltet, die Drehmomentkompensation am Verbrennungsmotor und/oder am ersten Motor in dem Fall ausgeführt wird, dass der zweite Synchroneingriffsmechanismus vom entsprechenden Zahnrad gelöst ist, und die Drehmomentkompensation am zweiten Motor in dem Fall ausgeführt wird, dass der erste Synchroneingriffsmechanismus vom entsprechenden Zahnrad gelöst ist.
  17. Gangschaltsteuerungsverfahren des Hybridantriebssystems nach Anspruch 16, wobei, wenn das Hybridantriebssystem Gänge schaltet, bevor die Synchroneingriffsmechanismen des Getriebes von den entsprechenden Zahnrädern gelöst werden, eine Drehmomentübertragung durch das Gangschaltsteuerungsverfahren ausgeführt wird, um die Drehmomentkompensation zu erreichen.
  18. Gangschaltsteuerungsverfahren des Hybridantriebssystems nach Anspruch 17, wobei, wenn das Hybridantriebssystem Gänge im reinen Motorantriebsmodus in einem Drehmomentübertragungsvorgang schaltet, das Drehmoment des zweiten Motors verringert wird und das Drehmoment des ersten Motors erhöht wird, sodass die Drehmomentkompensation am ersten Motor ausgeführt werden kann.
  19. Gangschaltsteuerungsverfahren des Hybridantriebssystems nach Anspruch 17 oder 18, wobei, wenn das Hybridantriebssystem Gänge im Hybridantriebsmodus im Drehmomentübertragungsvorgang schaltet, wenn die Gangschaltung durch den zweiten Synchroneingriffsmechanismus ausgeführt wird, das Drehmoment des zweiten Motors verringert wird und das Drehmoment des Verbrennungsmotors und/oder des ersten Motors erhöht wird, sodass die Drehmomentkompensation am Verbrennungsmotor und/oder am ersten Motor ausgeführt werden kann; und wenn die Gangschaltung durch den ersten Synchroneingriffsmechanismus ausgeführt wird, sowohl das Drehmoment des Verbrennungsmotors als auch das Drehmoment des ersten Motors verringert werden und das Drehmoment des zweiten Motors erhöht wird, sodass die Drehmomentkompensation am zweiten Motor ausgeführt werden kann.
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