EP3661789A1 - Getriebe für eine hybridantriebsanordnung, hybridantriebsanordnung, fahrzeug, verfahren zum betrieb der hybridantriebsanordnung, computerprogramm und speichermedium - Google Patents

Getriebe für eine hybridantriebsanordnung, hybridantriebsanordnung, fahrzeug, verfahren zum betrieb der hybridantriebsanordnung, computerprogramm und speichermedium

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Publication number
EP3661789A1
EP3661789A1 EP18750140.8A EP18750140A EP3661789A1 EP 3661789 A1 EP3661789 A1 EP 3661789A1 EP 18750140 A EP18750140 A EP 18750140A EP 3661789 A1 EP3661789 A1 EP 3661789A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transmission
coupled
hybrid drive
switching element
shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18750140.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Huber
Dominik Eszterle
Tom SMEJKAL
Christian Wirth
Rolf Lucius Dempel
Simon Brummer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3661789A1 publication Critical patent/EP3661789A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—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
    • 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
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    • F16H3/46—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears
    • F16H3/48—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears
    • F16H3/52—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears
    • F16H3/54—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears one of the central gears being internally toothed and the other externally toothed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
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    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/547—Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/10—System to be controlled
    • F16D2500/106—Engine
    • F16D2500/1066—Hybrid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/003—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
    • F16H2200/0043—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising four forward speeds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/2005—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with one sets of orbital gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/203—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2038—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with three engaging means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/203—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2041—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with four engaging means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a transmission for a hybrid drive assembly. Furthermore, the invention relates to a hybrid drive assembly with a transmission, a vehicle with a hybrid drive assembly and a method for operating the hybrid drive assembly and a computer program and a machine-readable storage medium.
  • WO2010 / 009943 AI shows a dual-clutch transmission, which allows the operation of a hybrid vehicle combustion engine, electric motor and with both drive units together.
  • Such transmissions are complex, heavy and expensive.
  • Coupled or “coupled” is used below in the sense of a fixed connection.
  • the term “couplable” encompasses both fixed and switchable connections. If a switchable connection is meant concretely, the corresponding switching element, in particular a brake or a clutch, is usually stated explicitly meant fixed, rigid or non-rotatable connection, the term “coupled” or “coupled” is usually used and dispenses with the use of the term “coupled”. The use of the term “couplable” without specifying a specific switching element thus indicates the intended inclusion of both cases.
  • a transmission for a hybrid drive arrangement is provided, which can be coupled to two drive units, with an input shaft and an output shaft, at least one first, second and one third shift element, and at least one planetary gear,
  • the input shaft is coupled by means of the first switching element with a first transmission shaft
  • the first transmission shaft by means of the second switching element is coupled to the sun gear of the planetary gear
  • the ring gear of the planetary gear is coupled to the first transmission shaft
  • the input shaft coupled by means of the third switching element is with the
  • a transmission for a hybrid drive assembly is provided.
  • the transmission comprises an input shaft and an output shaft, at least a first, second and a third shifting element and at least one planetary gear.
  • the input shaft can be coupled by closing the first switching element with a first transmission shaft. By closing the second
  • the first transmission shaft can be coupled to the sun gear of the planetary gear.
  • the ring gear of the planetary gear is fixedly coupled to the first gear shaft.
  • a coupling is to be understood as a connection which is rigid, for example in one piece, for example by means of a shaft, or with a fixed ratio or gear stage. leads is.
  • the input shaft by means of the third switching element is coupled to the sun gear of the planetary gear.
  • the output shaft is coupled to the planetary carrier of the planetary gear.
  • the output shaft can be coupled to an output.
  • the output is in particular a shaft or an axle which transmits the movement of the output shaft to the mechanical drive train of a vehicle, for example to a differential or to a drive wheel.
  • a transmission which transmits the rotational speed and the torque which is applied to the input shaft, with closed first, second and / or third switching element according to the transmission ratios in the transmission to the output shaft.
  • first and third switching element When the first and third switching element is open, the input shaft is decoupled from the output shaft.
  • the transmission comprises a fourth switching element, which is adapted to decelerate or release the sun gear of the planetary gear.
  • a fourth switching element which enables a release or braking of the sun gear of the planetary gear, in particular a connection of the sun gear or a support of the sun gear to a fixed point or to a housing of the transmission.
  • the deceleration of the sun gear includes reducing the speed of the sun gear, in particular to the standstill of the sun gear.
  • the releasing of the sun gear includes releasing the brake so that the sun gear accelerates in accordance with the forces acting on the sun gear.
  • Advantageously can be adjusted with the previously described topology of the transmission with the first to fourth switching elements, in addition to the already mentioned, further operating modes.
  • closed first and fourth and opened second and third switching elements the highest achievable with this gear ratio between input shaft and output shaft.
  • the first, second and / or the third switching element comprises a coupling.
  • the first, second and / or third switching element are designed as a clutch.
  • Such a coupling may in particular be a dry clutch, wet clutch or dog clutch. Possibilities for a controllable connection of the input shaft with the components of the planetary gear and the first gear shaft are advantageously provided.
  • the fourth switching element comprises a brake.
  • the fourth switching element is designed as a brake, in particular a dry or wet brake or as a dog clutch.
  • a possibility for controllable release and deceleration of the sun gear of the planetary gear is provided.
  • a first drive unit in particular an internal combustion engine
  • a second drive unit in particular an electrical machine
  • the first drive unit On the input shaft, the input side, the first drive unit can be coupled.
  • the second drive unit can be coupled to the first transmission shaft.
  • the first drive unit or the internal combustion engine by means of closing the first switching element and opening the second, third and fourth switching element are connected to the electric machine. Since both drive units are decoupled from the output shaft and thus no torque is transmitted to the output shaft, this charging can be done at standstill output shaft, for example, during standstill of a vehicle (stall loading).
  • stationary output shaft direct transfer of the rotational energy of the first drive unit to the second drive unit or vice versa, for example, for starting an internal combustion engine, allows.
  • Power split operation of the transmission is enabled by closing the third switching element and opening the first, second and fourth switching elements.
  • the first drive unit act on the sun gear of the planetary gear and the electric machine on the ring gear of the planetary gear, the planet carrier is connected to the output shaft.
  • the transmission ratio between the input shaft and output shaft over a wide range by means of specification of a speed or torque of the second drive unit can be varied continuously.
  • a power-split operation, or eCVT mode called allows, in which both the propulsion power at the output shaft, and the charging power for the regenerative operation of the electric machine are independently adjustable.
  • a loading while standing or in creep > 0km / h to about 10km / h
  • the input shaft With open first and third switching element, the input shaft, and thus the first drive unit, decoupled from the output shaft. With additionally closed fourth or second switching element, the second drive unit is connected via a first or second gear ratio with the output shaft, so that driving the output shaft can be done only by means of the second drive unit at two different translations.
  • closing the first switching element can be driven from driving by means of the second drive unit, the first drive unit and, for example, be started if the first drive unit is an internal combustion engine.
  • the first drive unit is designed, for example, as an electric machine and the second drive unit is designed, for example, as an internal combustion engine.
  • the transmission may provide other functionalities and modes of operation for the interaction of the components that will not be discussed further here.
  • changing the transmission ratios of the transmission is traction interruption free.
  • a change in the gear ratios of the transmission in particular a shift to another gear or in another operating mode of the transmission is zugkraftunterbrechungsok, especially if for changing from one operating mode of the transmission into another one of the switching element maintains its state, a second of the switching elements of a closed state is transferred to an open state and a third of the switching elements is transferred from an open to a closed state.
  • a transmission is provided in which the changing of the gear ratios is made possible without interrupting the traction.
  • the transmission comprises a control for driving at least one of the switching elements in response to a predetermined operating command signal.
  • a control which activates at least one of the switching elements as a function of a predetermined operating specification signal, for example a requested torque, a predetermined speed, or a specific operating point of the drive units.
  • the said parameters of the operational default signal may be related to the output shaft of the transmission, to the input shaft or to the shafts to be connected to the drive units.
  • a control of the transmission is made possible.
  • the invention relates to a hybrid drive arrangement with a transmission, wherein the hybrid drive arrangement comprises a second drive unit and / or a pulse inverter, electrical energy source or a first drive unit.
  • the hybrid drive assembly includes a second drive unit.
  • the hybrid drive arrangement comprises a pulse-controlled inverter, an electrical energy source and / or a first drive unit.
  • the second drive unit is in particular coupled to the first transmission shaft or connected.
  • the pulse-controlled inverter is provided in particular for supplying the second drive unit, in particular an electric machine. For this purpose, it converts in particular the electrical energy of an electrical energy source, such as a battery and / or a fuel cell.
  • the first drive unit is in particular coupled or connected to the input shaft.
  • a hybrid drive arrangement is provided which is adapted for use in a vehicle.
  • the invention comprises a vehicle with a described hybrid drive arrangement.
  • a vehicle which comprises a hybrid drive arrangement.
  • the invention comprises a method for operating a hybrid drive assembly with a transmission.
  • the method comprises the following steps:
  • a method of operating a hybrid drive assembly with a transmission is provided.
  • an operating default signal is determined.
  • At least one of the switching elements is closed or opened to adjust the functionality of the transmission or a corresponding operating mode in response to the operational default signal.
  • the operational default signal is predefined as a function of an operating strategy, a driver request or accelerator pedal, a battery management system or other systems available, for example, in a vehicle.
  • the switching elements are controlled to set the corresponding functionality or the operating mode of the transmission, in particular the clutches or brakes closed or opened.
  • the functionality of the transmission or the operating mode are in particular the different ratios of the different gear ratios, or the different modes or operating modes, such as a regenerative operation of the second drive unit with the output shaft stationary or the eCVT mode.
  • a method for the operation of the hybrid drive assembly is provided.
  • the invention relates to a computer program which is set up to carry out the described method.
  • the invention relates to a machine-readable storage medium on which the computer program described is stored.
  • Figure 1 a schematic representation of the Hybridantriebsstrangan- tion with a transmission.
  • Figure 2 a switching matrix of the transmission.
  • Figure 3 a schematically illustrated vehicle with a hybrid drive train arrangement.
  • Figure 4 a schematically illustrated method for operating a hybrid drive train arrangement.
  • hybrid drive train arrangement 200 with a first drive unit 7, in particular an internal combustion engine, and a second drive unit 8, in particular an electric machine, and a GE. 100.
  • the hybrid drive train arrangement includes a pulse inverter 60 for supplying the second drive unit 8 with electrical energy.
  • hybrid powertrain arrangement 200 includes, in particular, an electrical energy source 70, which is connected to pulse-controlled inverter 60.
  • the transmission 100 includes the input shaft 10 and the output shaft 11. Further, the transmission 100 comprises a planetary gear 5. Further, the transmission 100 comprises a first, a second and a third switching element SEI, SE2, SE3.
  • the first switching element SEI in particular a clutch, is adapted to connect or disconnect the input shaft 10 with a first transmission shaft 16.
  • the first transmission shaft is connected to the ring gear of the planetary gear 5.
  • the second switching element SE2, in particular a clutch is adapted to connect or disconnect the first transmission shaft 16 with the sun gear of the planetary gear 5.
  • the third switching element SE3, in particular a clutch is adapted to connect or disconnect the input shaft 10 with the sun gear of the planetary gear 5.
  • the transmission 100 may comprise a fourth switching element SE4.
  • the fourth switching element SE4, in particular a brake is adapted to release or decelerate the sun gear of the planetary gear 5, in particular in which the brake connects the ring gear with a fixed point or for example on the housing (not shown) of the transmission 100 is supported.
  • the first transmission shaft 16 is coupled to the ring gear of the planetary gear 5.
  • the transmission is further configured to be coupled or connected for operation with a first power plant via the input shaft 10.
  • FIG. 1 it is shown that the shaft of the drive unit 7 is connected directly to the input shaft 10.
  • the second drive unit 8 in particular an electric machine, is connected to the first transmission shaft 16 for the operation of the transmission 100 as shown in FIG.
  • the output shaft 11 is connected, for example, via an output 12, in particular a spur gear set, for example to a differential 14, via which the movements are transmitted to the wheels 310.
  • a control 50 is provided, which executes the method for operating the hybrid drive assembly with the transmission.
  • the control lines between the control 50 and the individual switching elements SE1..SE4 are indicated for clarity only as an arrow and not fully illustrated.
  • the communication between the switching elements SE1..SE4 and the device can be done by means of the control lines as well as by means of a bus system or wirelessly.
  • FIG. 2 shows a switching matrix of the transmission.
  • the individual switching elements SE1..SE4 are indicated in the columns, and in the last column, for example, an approximate gear ratio resulting between one of the drive units and the output shaft.
  • the different gears, gears or operating modes of the transmission are specified.
  • crosses is shown in the switching matrix, which of the switching elements must be activated in order to set the appropriate gear or operating mode.
  • Activation of the switching elements here means, in particular, that a clutch is closed or a brake is actuated so that a force can be transmitted from the shaft to another shaft via the clutch or by means of the brake a force to a fixed point, in particular the gearbox. housing, can be transferred.
  • gears Gl G4 can be set, the first gear G1 having the highest gear ratio and the fourth gear G4 the lowest gear ratio.
  • gears G1..G4 is preferably in each case between the first drive unit 7 and the output shaft 11, a fixed speed ratio corresponding to that in the last
  • the output shaft is driven together in the gears G1..G4 either by the first drive unit 7 alone or together with the second drive unit 8.
  • these gears are internal combustion or hybrid gears, for example when the first drive unit 7 is an internal combustion engine and the second drive unit 8 is an electric machine.
  • These gears also allow load point elevation of the internal combustion engine, so that the electric machine can be operated as a generator and charging of a battery can take place during operation, in particular driving operation of a vehicle.
  • the following lines of the matrix are followed by the gears E1..E2 or operating modes, in which only the second drive unit 8 is connected to the output shaft 11.
  • the first and the third switching element SEI, SE3 must be open, so that no connection to the first drive unit 7 exists.
  • SE1..SE4 results in a power-split operation, the eCVTl mode, which allows an independent propulsion power at the output shaft 11 and charging power of the second drive unit 8.
  • this mode of operation is suitable for hybrid start-up with a low battery state of charge, since infinitely variable transmission ratios and thus, in particular stepless acceleration, are possible with simultaneous generator operation of the second drive unit 8.
  • Another mode CHI, or stall, called, results when the first switching element SEI closed and all other switching elements are open.
  • the drive units 7 and 8 are coupled together, with no connection to the output shaft 11.
  • the second shaft 8 can be driven during standstill of the output shaft, in particular of a vehicle, by means of the first drive unit 7, for example as a generator for charging an electrical energy source 70, in particular a battery.
  • the second drive unit 8 and the first 7 are driven and, for example, a combustion engine start or a diagnosis of the internal combustion engine are performed, if the first drive unit 7 is an internal combustion engine and the second drive unit 8 is an electric machine.
  • FIG. 3 shows a vehicle 300 with wheels 310, the vehicle comprising a hybrid drive arrangement 200 as described above.
  • FIG. 4 shows a flow chart of a method 400 for operating a hybrid drive arrangement 200 with a transmission 100.
  • the method starts with step 405.
  • an operation default signal BV is determined and in step 420 at least one of the switching elements SE1 .... SE4 for setting the Functionality of the transmission 100 is controlled in response to the operating preset signal BV.
  • the operating specification signal BV is either a parameter for a physical variable in the transmission 100, such as a torque or a rotational speed or a power to be transmitted, which is to be applied or transmitted to a component of the transmission 100.
  • These components are in particular the input shaft 10, the output shaft 11 but also the parameters of the drive units 7, 8 or the switching elements SE1..SE4.
  • the operational default signal is either a parameter for a physical variable in the transmission 100, such as a torque or a rotational speed or a power to be transmitted, which is to be applied or transmitted to a component of the transmission 100.
  • BV also a specific operating mode such as one of the four gears Gl G4 or the two gears E1 .. E2, which are operated only with the second drive unit, or also represent the special functions eCVTl or stall CHI.
  • the switching elements SEI to SE4 are driven according to the switching matrix to switch the transmission 100 into the corresponding gear or operating mode.

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Abstract

Getriebe (100) für eine Hybridantriebsanordnung, welches mit zwei Antriebsaggregaten (7, 8) koppelbar ist, mit einer Eingangswelle (10) und einer Ausgangswelle (11), mindestens einem ersten, zweiten und einem dritten Schaltelement (SE1, SE2, SE3), und mindestens einem Planetengetriebe (5). Die Eingangswelle (10) ist mittels dem ersten Schaltelement (SEI) koppelbar ist mit einer ersten Getriebewelle (16). Die erste Getriebewelle (16) ist mittels dem zweiten Schaltelement (SE2) koppelbar mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes (5), wobei das Hohlrad des Planetengetriebes (5) mit der ersten Getriebewelle (16) gekoppelt ist. Die Eingangswelle (10) ist mittels dem dritten Schaltelement (SE3) koppelbar ist mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes (5). Die Ausgangswelle (11) ist mit dem Planetenträger des Planetengetriebes (5) gekoppelt ist.

Description

GETRIEBE FÜR EINE HYBRIDANTRIEBSANORDNUNG, HYBRIDANTRIEBSANORDNUNG,
FAHRZEUG, VERFAHREN
ZUM BETRIEB DER HYBRIDANTRIEBSANORDNUNG, COMPUTERPROGRAMM UND
SPEICHERMEDIUM
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für eine Hybridantriebsanordnung. Ferner betrifft die Erfindung eine Hybridantriebsanordnung mit einem Getriebe, ein Fahrzeug mit einer Hybridantriebsanordnung und ein Verfahren zum Betrieb der Hybridantriebsanordnung sowie ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.
Stand der Technik
Getriebe für Hybridantriebsanordnungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise zeigt die WO2010/009943 AI ein Doppelkupplungsgetriebe, welches den Betrieb eines Hybridfahrzeugs verbrennungsmotorisch, elektromotorisch und mit beiden Antriebsaggregaten zusammen ermöglicht. Derartige Getriebe sind komplex, schwer und teuer. Es besteht Bedarf an Getriebetopolo- gien mit reduzierter mechanischer Komplexität, verringertem Raumbedarf und verringertem Gewicht.
Der Begriff„gekoppelt" bzw.„angekoppelt" wird im Folgenden im Sinne einer festen Verbindung benutzt. Im Gegensatz dazu umfasst der Begriff„koppelbar" im Rahmen der vorliegenden Beschreibung sowohl feste als auch schaltbare Verbindungen. Ist konkret eine schaltbare Verbindung gemeint, wird in der Regel das entsprechende Schaltelement, insbesondere eine Bremse oder eine Kupplung, explizit angegeben. Ist hingegen konkret eine feste, starre oder drehfeste Verbindung gemeint, wird in der Regel der Begriff„gekoppelt" bzw.„angekoppelt" verwendet und auf die Verwendung des Begriffs„koppelbar" verzichtet. Die Verwendung des Begriffs„koppelbar" ohne Angabe eines konkreten Schaltelementes deutet somit auf den beabsichtigten Einschluss beider Fälle hin. Diese Unter- Scheidung erfolgt allein zugunsten der besseren Verständlichkeit und insbesondere zur Verdeutlichung, wo das Vorsehen einer schaltbaren Verbindung anstelle einer in der Regel leichter realisierbaren festen Verbindung beziehungsweise Koppelung zwingend erforderlich ist. Die obige Definition des Begriffs„gekoppelt" bzw.„angekoppelt" ist daher keinesfalls so eng auszulegen, dass willkürlich zu
Umgehungszwecken eingefügte Kupplungen aus seinem Wortsinn herausführten.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Getriebe für eine Hybridantriebsanordnung bereitgestellt, welches mit zwei Antriebsaggregaten koppelbar ist, mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, mindestens einem ersten, zweiten und einem dritten Schaltelement, und mindestens einem Planetengetriebe,
wobei die Eingangswelle mittels dem ersten Schaltelement koppelbar ist mit einer ersten Getriebewelle, und die erste Getriebewelle mittels dem zweiten Schaltelement koppelbar ist mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes, wobei das Hohlrad des Planetengetriebes mit der ersten Getriebewelle gekoppelt ist, und die Eingangswelle mittels dem dritten Schaltelement koppelbar ist mit dem
Sonnenrad des Planetengetriebes
und die Ausgangswelle mit dem Planetenträger des Planetengetriebes gekoppelt ist. Es wird ein Getriebe für eine Hybridantriebsanordnung bereitgestellt. Für den Betrieb der Hybridantriebsanordnung sind zwei Antriebsaggregate an das Getriebe koppelbar. Das Getriebe umfasst eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle, mindestens ein erstes, zweites und ein drittes Schaltelement und mindestens ein Planetengetriebe. Die Eingangswelle ist mittels Schließen des ersten Schaltele- ments koppelbar mit einer ersten Getriebewelle. Mittels Schließend des zweiten
Schaltelements ist die erste Getriebewelle koppelbar mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes. Das Hohlrad des Planetengetriebes ist fest gekoppelt mit der ersten Getriebewelle. Im Rahmen der Beschreibung ist eine Koppelung als eine Verbindung zu verstehen, welche starr, beispielsweise einstückig, beispielsweise mittels einer Welle, oder mit einer festen Übersetzung oder Getriebestufe ausge- führt ist. Weiter ist die Eingangswelle mittels dem dritten Schaltelement koppelbar ist mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes. Die Ausgangswelle ist mit dem Planetenträger des Planetengetriebes gekoppelt. Insbesondere ist die Ausgangswelle mit einem Abtrieb koppelbar. Der Abtrieb ist insbesondere eine Welle oder eine Achse, die die Bewegung der Ausgangswelle auf den mechanischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, beispielsweise auf ein Differenzial oder auf ein Antriebsrad überträgt. Vorteilhaft wird ein Getriebe bereitgestellt, welches die Drehzahl und das Drehmoment, welches an der Eingangswelle anliegt, bei geschlossenem erstem, zweitem und/oder dritten Schaltelement entsprechend der Übersetzungsverhältnisse in dem Getriebe auf die Ausgangswelle überträgt. Bei geöffneten ersten und dritten Schaltelement ist die Eingangswelle von der Ausgangswelle abgekoppelt.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe ein viertes Schaltelement, welches dazu eingerichtet ist, das Sonnenrad des Planetengetriebes abzubremsen oder freizugeben.
Für das Getriebe ist ein viertes Schaltelement vorgesehen, welches ein Freigeben oder Bremsen des Sonnenrades des Planetengetriebes ermöglicht, insbesondere ein Verbinden des Sonnenrades oder ein Abstützen des Sonnenrades an einem Fixpunkt oder an einem Gehäuse des Getriebes. Das Abbremsen des Sonnenrades umfasst das Reduzieren der Drehzahl des Sonnenrades, insbesondere bis zum Stillstand des Sonnenrades. Das Freigeben des Sonnenrades umfasst das Lösen der Bremse, so dass das Sonnenrad entsprechend der auf das Sonnenrad wirkenden Kräfte beschleunigt. Vorteilhaft lassen sich mit der bisher beschriebenen Topologie des Getriebes mit den ersten bis vierten Schaltelementen, neben den bereits erwähnten, weitere Betriebsmodi einstellen. So ergibt sich bei geschlossenen ersten und vierten und geöffneten zweiten und dritten Schaltelementen das höchste mit diesem Getriebe erzielbare Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das erste, zweite und/oder das dritte Schaltelement eine Kupplung. Zur Verbindung der Eingangswelle mit den genannten Komponenten des Planetengetriebes und der ersten Getriebewelle sind das erste, zweite und/oder das dritte Schaltelement als Kupplung ausgeführt. Bei einer derartigen Kupplung kann es sich insbesondere um eine Trockenkupplung, Nasskupplung oder Klauenkupplung handeln. Vorteilhaft werden Möglichkeiten für eine steuerbare Verbindung der Eingangswelle mit den Komponenten der Planetengetriebe und der ersten Getriebewelle bereitgestellt.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das vierte Schaltelement eine Bremse.
Das vierte Schaltelement ist als Bremse, insbesondere eine Trocken- oder Nassbremse oder als Klauenkupplung, ausgeführt. Vorteilhaft wird eine Möglichkeit zur steuerbaren Freigabe und Abbremsung des Sonnenrades des Planetengetriebes bereitgestellt.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein erstes Antriebsaggregat, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, mit der Eingangswelle koppelbar und/ oder ein zweites Antriebsaggregat, insbesondere eine elektrische Maschine, ist mit der ersten Getriebewelle koppelbar.
An der Eingangswelle ist eingangsseitig das erste Antriebsaggregat ankoppelbar. Das zweite Antriebsaggregat ist mit der ersten Getriebewelle koppelbar. Vorteilhaft kann für einen generatorischen Betrieb des zweiten Antriebsaggregates, beispielsweise einer elektrischen Maschine, beispielsweise zum Laden einer Batterie, das erste Antriebsaggregat oder der Verbrennungsmotor mittels Schließen des ersten Schaltelements und Öffnen des zweiten, dritten und vierten Schaltelements mit der elektrischen Maschine verbunden werden. Da dabei beide Antriebsaggregate von der Ausgangswelle abgekoppelt sind und somit kein Drehmoment auf die Ausgangswelle übertragen wird, kann dieses Laden bei beispielsweise stillstehender Ausgangswelle, also beispielsweise während des Stillstands eines Fahrzeugs, erfolgen (Standladen). Bei beispielsweise stillstehender Ausgangswelle wird eine direkte Übertragung der rotatorischen Energie des ersten Antriebsaggregates zum zweiten Antriebsaggregat oder umgekehrt, beispielsweise zum Starten eines Verbrennungsmotors, ermöglicht. Ein leistungsverzweigter Betrieb des Getriebes (eC VT- Modus) wird durch Schließen des dritten Schaltelements und Öffnen des ersten, zweiten und vierten Schaltelements ermöglicht. Dabei wirken das erste Antriebsaggregat auf das Sonnenrad des Planetengetriebes und die elektrische Maschine auf das Hohlrad des Planetengetriebes, dessen Planetenträger mit der Ausgangswelle verbunden ist. Dabei lässt sich das Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle über einen weiten Bereich mittels Vorgabe einer Drehzahl oder eines Drehmomentes des zweiten Antriebaggregates kontinuierlich variieren. Vorteilhaft wird ein leistungsverzweigter Betrieb, oder auch eCVT-Modus genannt, ermöglicht, bei dem sowohl die Vortriebsleistung an der Ausgangswelle, als auch die Ladeleistung für den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine unabhängig voneinander einstellbar sind. Vorteilhaft wird ein Laden im Stand oder im Kriechen (>0km/h bis ca. 10km/h) und ein sanfter komfortabler Übergang vom Modus Standladen in den Modus Kriechladen und den Modus Fahren mit fester Übersetzung, bzw. im festem Gang ermöglicht.
Bei geöffneten ersten und dritten Schaltelement ist die Eingangswelle, und somit das erste Antriebsaggregat, von der Ausgangswelle abgekoppelt. Bei zusätzlich geschlossenen vierten oder zweiten Schaltelement ist das zweite Antriebsaggregat über eine erste oder zweite Übersetzung mit der Ausgangswelle verbunden, so dass ein Antreiben der Ausgangswelle nur mittels des zweiten Antriebsaggregates bei zwei unterschiedlichen Übersetzungen erfolgen kann. Mittels, insbesondere dosiertem, Schließen des ersten Schaltelements kann aus dem Fahren mittels dem zweiten Antriebsaggregat das erste Antriebsaggregat angetrieben und beispielsweise gestartet werden, falls das erste Antriebsaggregat ein Verbrennungsmotor ist.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass das erste Antriebsaggregat beispielsweise als elektrische Maschine ausgestaltet ist und das zweite Antriebsaggregat beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine ausgestaltet ist. In einer solchen Konfiguration können sich mittels des Getriebes andere Funktionalitäten und Betriebsmodi für das Zusammenwirken der Komponenten ergeben, die hier nicht weiter ausgeführt werden. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Ändern der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zugkraftunterbrechungsfrei.
Ein Ändern der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes, insbesondere ein Schalten in einen anderen Gang oder in einen anderen Betriebsmodus des Getriebes erfolgt zugkraftunterbrechungsfrei, wenn insbesondere für den Wechsel aus einem Betriebsmodus des Getriebes in einen anderen eines der Schaltelement seinen Zustand beibehält, ein zweites der Schaltelemente aus einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand überführt wird und ein drittes der Schaltelemente aus einem geöffneten in einen geschlossenen Zustand überführt wird. Vorteilhaft wird ein Getriebe bereitgestellt, bei dem das Wechseln der Gangstufen ohne eine Unterbrechung der Zugkraft ermöglicht wird.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe eine Ansteuerung zur Ansteuerung mindestens eines der Schaltelemente in Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsvorgabesignals.
Es ist eine Ansteuerung vorgesehen welche in Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsvorgabesignals, beispielsweise ein angefordertes Drehmoment, eine vorgegebene Drehzahl, oder ein bestimmter Betriebspunkt der Antriebsaggregate, mindestens eines der Schaltelemente ansteuert. Die genannten Parameter des Betriebsvorgabesignals können auf die Ausgangswelle des Getriebes, auf die Eingangswelle oder auf die mit den Antriebsaggregaten zu verbindenden Wellen bezogen sein. Vorteilhaft wird eine Steuerung des Getriebes ermöglicht.
Ferner betrifft die Erfindung eine Hybrid-Antriebsanordnung mit einem Getriebe, wobei die Hybridantriebsanordnung ein zweites Antriebsaggregat und/ oder einen Pulswechselrichter, elektrische Energiequelle oder ein erstes Antriebsaggregat umfasst.
Es wird eine Hybridantriebsanordnung mit einem bisher beschriebenen Getriebe bereitgestellt. Die Hybridantriebsanordnung umfasst ein zweites Antriebsaggregat. Insbesondere umfasst die Hybridantriebsanordnung einen Pulswechselrichter, eine elektrische Energiequelle und oder ein erstes Antriebsaggregat. Das zweite Antriebsaggregat ist insbesondere mit der ersten Getriebewelle gekoppelt oder verbunden. Der Pulswechselrichter ist insbesondere zur Versorgung des zweiten Antriebsaggregates, insbesondere einer elektrischen Maschine, vorgesehen. Hierzu wandelt er insbesondere die elektrische Energie einer elektrischen Energiequelle, beispielsweise einer Batterie und/ oder einer Brennstoffzelle um. Das erste Antriebsaggregat ist insbesondere mit der Eingangswelle gekoppelt oder verbunden. Vorteilhaft wird eine Hybridantriebsanordnung, welche für den Einsatz in einem Fahrzeug eingerichtet ist, bereitgestellt.
Ferner umfasst die Erfindung ein Fahrzeug mit einer beschriebenen Hybridantriebsanordnung. Vorteilhaft wird ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine Hybridantriebsanordnung umfasst.
Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung mit einem Getriebe. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
Ermitteln eines Betriebsvorgabesignals;
Ansteuern mindestens eines der Schaltelemente zur Einstellung der Funktionalität des Getriebes in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals (BV).
Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung mit einem Getriebe bereitgestellt. Dabei wird ein Betriebsvorgabesignal ermittelt. Mindestens eines der Schaltelemente wird zur Einstellung der Funktionalität des Getriebes oder eines entsprechenden Betriebsmodus in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals geschlossen oder geöffnet. Das Betriebsvorgabesignal wird in Abhängigkeit einer Betriebsstrategie, eines Fahrerwunsches oder Fahrpedals, eines Batteriemanagementsystems oder anderer beispielsweise in einem Fahrzeug verfügbaren Systemen vorgegeben. In Abhängigkeit dieses Betriebsvorgabesignals werden die Schaltelemente zur Einstellung der entsprechenden Funktionalität oder des Betriebsmodus des Getriebes angesteuert, insbesondere die Kupplungen oder Bremsen geschlossen oder geöffnet. Die Funktionalität des Getriebes oder der Betriebsmodus sind insbesondere die unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gangstufen, oder die verschiedenen Modi oder Betriebsmodi, beispielsweise ein generatorischer Betrieb des zweiten Antriebsaggregates bei stillstehender Ausgangswelle oder der eCVT-Modus. Vorteilhaft wird ein Verfahren für den Betrieb der Hybridantriebsanordnung bereitgestellt. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, das beschriebene Verfahren auszuführen. Ferner betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das beschriebene Computerprogramm gespeichert ist.
Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des Getriebes entsprechend auf die Hybridantriebsanordnung, das Fahrzeug bzw. das Verfah- ren und umgekehrt zutreffen bzw. anwendbar sind. Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden, dazu zeigen:
Figur 1: eine schematische Darstellung der Hybridantriebsstranganord- nung mit einem Getriebe.
Figur 2: eine Schaltmatrix des Getriebes.
Figur 3: ein schematisch dargestelltes Fahrzeug mit einer Hybridan- triebstranganordnung.
Figur 4: ein schematisch dargestelltes Verfahren zum Betrieb einer Hybridantriebstranganordnung.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Figur 1 zeigt eine Hybridantriebstranganordnung 200 mit einem ersten Antriebsaggregat 7, insbesondere einem Verbrennungsmotor, und einem zweiten Antriebsaggregat 8, insbesondere einer elektrischen Maschine, und einem Ge- triebe 100. Insbesondere umfasst die Hybridantriebstranganordnung einen Pulswechselrichter 60 zur Versorgung des zweiten Antriebsaggregates 8 mit elektrischer Energie. Weiter umfasst die Hybridantriebstranganordnung 200 insbesondere eine elektrische Energiequelle 70, welche mit dem Pulswechselrichter 60 verbunden ist. Das Getriebe 100 umfasst die Eingangswelle 10 und die Ausgangswelle 11. Weiter umfasst das Getriebe 100 ein Planetengetriebe 5. Weiter umfasst das Getriebe 100 ein erstes, ein zweites und ein drittes Schaltelement SEI, SE2, SE3. Das erste Schaltelement SEI, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, die Eingangswelle 10 mit einer ersten Getriebewelle 16 zu verbinden oder zu trennen. Die erste Getriebewelle ist mit dem Hohlrad des Planetengetriebes 5 verbunden. Das zweite Schaltelement SE2, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, die erste Getriebewelle 16 mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes 5 zu verbinden oder zu trennen. Das dritte Schaltelement SE3, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, die Eingangswelle 10 mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes 5 zu verbinden oder zu trennen. Weiter kann das Getriebe 100 ein viertes Schaltelement SE4 umfassen. Das vierte Schaltelement SE4, insbesondere eine Bremse, ist dazu eingerichtet, das Sonnenrad des Planetengetriebes 5 freizugeben oder abzubremsen, insbesondere in dem die Bremse das Hohlrad mit einem Fixpunkt verbindet oder beispielsweise am Gehäuse (nicht dargestellt) des Getriebes 100 abstützt. Die erste Getriebewelle 16 ist mit dem Hohlrad des Planetengetriebes 5 gekoppelt. Das Getriebe ist weiter dazu eingerichtet, für den Betrieb mit einem ersten Antriebsaggregat über die Eingangswelle 10 gekoppelt oder verbunden zu werden. In der Figur 1 ist dazu dargestellt, dass die Welle des Antriebsaggregates 7 direkt mit der Eingangs- welle 10 verbunden wird. Das zweite Antriebsaggregat 8, insbesondere eine elektrische Maschine, wird für den Betrieb des Getriebes 100 wie in der Figur 1 dargestellt mit der ersten Getriebewelle 16 verbunden. Für eine Optimierung der Übersetzungsverhältnisse ist die Ausgangswelle 11 beispielsweise über einen Abtrieb 12, insbesondere einen Stirnradsatz, beispielsweise mit einem Differenti- al 14 verbunden, über welches die Bewegungen auf die Räder 310 übertragen werden. Für die Ansteuerung der Schaltelemente ist eine Ansteuerung 50 vorgesehen, die das Verfahren zum Betrieb der Hybridantriebsanordnung mit dem Getriebe ausführt. Die Steuerleitungen zwischen der Ansteuerung 50 und den einzelnen Schaltelementen SE1..SE4 sind aus Übersichtlichkeitsgründen nur als Pfeil angedeutet und nicht vollständig dargestellt. Die Kommunikation zwischen den Schaltelementen SE1..SE4 und der Vorrichtung kann mittels der Steuerleitungen als auch mittels eines BUS-Systems oder kabellos erfolgen.
Figur 2 zeigt eine Schaltmatrix des Getriebes. In den Spalten sind die einzelnen Schaltelemente SE1..SE4 angegeben und in der letzten Spalte beispielhaft ein sich zwischen einem der Antriebsaggregate und der Ausgangswelle ergebendes ungefähres Übersetzungsverhältnis. In den Zeilen sind die unterschiedlichen Gangstufen, Gänge oder Betriebsmodi des Getriebes angegeben. Mittels Kreuzen ist in der Schaltmatrix dargestellt, welches der Schaltelemente aktiviert sein muss, damit sich der entsprechende Gang oder Betriebsmodus einstellt. Mit Aktivierung der Schaltelemente ist hierbei insbesondere gemeint, dass eine Kupplung geschlossen wird oder eine Bremse betätigt wird, sodass über die Kupplung eine Kraft von einer Welle auf eine weitere Welle übertragen werden kann oder mittels der Bremse eine Kraft auf einen Fixpunkt, insbesondere das Getriebege- häuse, übertragen werden kann. Aus der Schaltmatrix ist ersichtlich, dass sich je nach Kombination der vier Schaltelemente vier Gänge Gl G4 einstellen lassen, wobei der erste Gang Gl das höchste Übersetzungsverhältnis und der vierte Gang G4 das niedrigste Übersetzungsverhältnis aufweist. Bei den Gängen G1..G4 liegt bevorzugt jeweils zwischen dem erstem Antriebsaggregat 7 und der Ausgangswelle 11 ein festes Drehzahlverhältnis entsprechend der in der letzten
Spalte angegebenen Übersetzung an. Die Ausgangswelle wird in den Gängen G1..G4 entweder von dem ersten Antriebsaggregat 7 alleine oder mit dem zweiten Antriebsaggregat 8 zusammen angetrieben. Insbesondere sind dies verbrennungsmotorische oder hybridische Gänge, beispielsweise wenn das erste An- triebsaggregat 7 ein Verbrennungsmotor ist und das zweite Antriebsaggregat 8 eine elektrische Maschine. Diese Gänge ermöglichen auch eine Lastpunktanhe- bung des Verbrennungsmotors, so dass die elektrische Maschine generatorisch betrieben werden kann und ein Laden einer Batterie während des Betriebs, insbesondere Fahrbetrieb eines Fahrzeugs, erfolgen kann. In den folgenden Zeilen der Matrix schließen sich die Gänge E1..E2 oder Betriebsmodi an, in denen nur das zweite Antriebsaggregat 8 mit der Ausgangswelle 11 verbunden ist. Hierzu müssen insbesondere das erste und das dritte Schaltelement SEI, SE3 geöffnet sein, damit keine Verbindung zum ersten Antriebsaggregat 7 besteht. Dies sind insbesondere elektromotorische Gänge, beispielsweise wenn das zweite An- triebsaggregat eine elektrische Maschine ist. Vorteilhaft kann in diesen Gängen ein Fahrzeug lokal emissionsfrei betrieben werden. Je nachdem, ob das Sonnenrad des Planetengetriebes 5 mittels dem vierten Schaltelement SE4 oder das Hohlrad des Planetengetriebes 5 mittels dem zweiten Schaltelement SE2 blockiert wird, ergeben sich beispielhaft die in der Schaltmatrix angegebenen Übersetzungen zwischen dem zweiten Antriebsaggregat 8 und der Abtriebswelle 11.
Mittels Schließens des dritten und Öffnen der weiteren Schaltelemente
(SE1..SE4) ergibt sich ein leistungsverzweigter Betrieb, der eCVTl-Modus, welcher eine voneinander unabhängige Vortriebsleistung an der Ausgangswelle 11 und Ladeleistung des zweiten Antriebsaggregates 8 ermöglicht. Insbesondere eignet sich dieser Betriebsmodus zum hybridischen Anfahren bei niedrigem Batterieladezustand, da ein stufenloses Verändern der Übersetzungsverhältnisse und damit insbesondere stufenloses Beschleunigen bei gleichzeitigem generatorischen Betrieb des zweiten Antriebsaggregates 8 möglich ist.
Ein weiterer Modus CHI, oder auch Standladen, genannt, ergibt sich, wenn das erste Schaltelement SEI geschlossen und alle weiteren Schaltelemente geöffnet sind. Die Antriebsaggregate 7 und 8 werden dabei miteinander gekoppelt, wobei keine Verbindung zur Ausgangswelle 11 besteht. In diesem Betriebsmodus kann während des Stillstands der Ausgangswelle, insbesondere eines Fahrzeugs, mittels des ersten Antriebsaggregates 7 das zweite 8 angetrieben werden, beispielsweise generatorisch zum Laden einer elektrischen Energiequelle 70, insbesondere einer Batterie, verwendet werden. Alternativ kann mittels des zweiten Antriebsaggregates 8 auch das erste 7 angetrieben werden und beispielsweise ein Verbrennungsmotorstart oder eine Diagnose des Verbrennungsmotors durchgeführt werden, falls das erste Antriebsaggregat 7 ein Verbrennungsmotor ist und das zweite Antriebsaggregat 8 eine elektrische Maschine ist.
Figur 3 zeigt ein Fahrzeug 300 mit Rädern 310, wobei das Fahrzeug eine Hybridantriebsanordnung 200, wie oben beschrieben, umfasst.
Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung 200 mit einem Getriebe 100. Mit Schritt 405 startet das Verfahren. In Schritt 410 wird ein Betriebsvorgabesignal BV ermittelt und in Schritt 420 mindestens eines der Schaltelemente SE1....SE4 zur Einstellung der Funktionalität des Getriebes 100 in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals BV angesteuert. Mit Schritt 425 endet das Verfahren. Das Betriebsvorgabesignal BV ist hierbei entweder ein Parameter für eine physikalische Größe im Getriebe 100 wie z.B. ein Drehmoment oder eine Drehzahl oder eine zu übertragende Leistung, welche an einer Komponente des Getriebes 100 anliegen oder übertragen werden soll. Diese Komponenten sind insbesondere die Eingangswelle 10, die Ausgangswelle 11 aber auch die Parameter an den Antriebsaggregaten 7, 8 oder den Schaltelementen SE1..SE4. Darüber hinaus kann das Betriebsvorgabesignal
BV auch einen bestimmten Betriebsmodus wie einen der vier Gänge Gl G4 oder der zwei Gänge E1.. E2, welche nur mit dem zweiten Antriebsaggregat betrieben werden, oder auch die besonderen Funktionen eCVTl oder Standladen CHI darstellen. In Abhängigkeit dieses Betriebsvorgabesignals BV werden die Schaltelemente SEI bis SE4 entsprechend der Schaltmatrix angesteuert, um das Getriebe 100 in den entsprechenden Gang oder Betriebsmodus zu schalten. Für eine Zugkraftunterbrechungsfreie Umschaltung zwischen den einzelnen Gängen oder Betriebsmodi ist es notwendig, dass eines der Schaltelemente SE1....SE4 seinen Zustand vor und nach der Schaltung beibehält, wobei ein weiteres Schaltelement während des Schaltens aus dem geöffneten in den geschlossenen Zustand übergeht, während ein anderes aus dem geschlossenen in den geöffneten Zustand übergeht.

Claims

Ansprüche
1. Getriebe (100) für eine Hybridantriebsanordnung,
welches mit zwei Antriebsaggregaten (7, 8) koppelbar ist,
mit
einer Eingangswelle (10) und einer Ausgangswelle (11),
mindestens einem ersten, zweiten und einem dritten Schaltelement (SEI, SE2,
SE3),
mindestens einem Planetengetriebe (5),
wobei
die Eingangswelle (10) mittels dem ersten Schaltelement (SEI) koppelbar ist mit einer ersten Getriebewelle (16),
und die erste Getriebewelle (16) mittels dem zweiten Schaltelement (SE2) koppelbar ist mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes (5), wobei das Hohlrad des Planetengetriebes (5) mit der ersten Getriebewelle (16) gekoppelt ist,
und die Eingangswelle (10) mittels dem dritten Schaltelement (SE3) koppelbar ist mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes (5)
und die Ausgangswelle (11) mit dem Planetenträger des Planetengetriebes (5) gekoppelt ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1,
mit einem vierten Schaltelement (SE4), welches dazu eingerichtet ist, das Sonnenrad des Planetengetriebes (5) abzubremsen oder freizugeben.
3. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das erste, zweite und/ oder das dritte Schaltelement (SEI, SE2, SE3) eine Kupplung umfasst.
4. Getriebe nach Anspruch 2 oder 3,
wobei das vierte Schaltelement (SE4) eine Bremse umfasst.
5. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein erstes Antriebsaggregat (7), insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, mit der Eingangswelle (10) koppelbar ist und/ oder ein zweites Antriebsaggregat (8), insbesondere eine elektrische Maschine, mit der ersten Getriebewelle (16) koppelbar ist.
6. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein Ändern der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes (100) zugkraftun- terbrechungsfrei erfolgt.
7. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
mit einer Ansteuerung (50) zur Ansteuerung mindestens eines der Schaltelemente (SE1..SE4) in Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsvorgabesignals (BV).
8. Hybridantriebsanordnung (200) mit einem Getriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Hybridantriebsanordnung ein zweites Antriebsaggregat (8) und/ oder einen Pulswechselrichter (60), eine elektrische Energiequelle (70) oder ein erstes Antriebsaggregat (7) umfasst.
9. Fahrzeug (300) mit einer Hybridantriebsanordnung (200) nach Anspruch 8.
10. Verfahren (400) zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung (200) mit einem Getriebe (100) nach einem der Ansprüche 1-7 mit den Schritten:
Ermitteln (410) eines Betriebsvorgabesignals (BV)
Ansteuern (420) mindestens eines der Schaltelemente (SE1..SE4) zur Einstellung der Funktionalität des Getriebes (100) in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals (BV).
11. Computerprogramm, das eingerichtet ist, das Verfahren (400) nach Anspruch 10 auszuführen.
12. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.
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