WO2011120547A1 - Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung - Google Patents

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WO2011120547A1
WO2011120547A1 PCT/EP2010/007514 EP2010007514W WO2011120547A1 WO 2011120547 A1 WO2011120547 A1 WO 2011120547A1 EP 2010007514 W EP2010007514 W EP 2010007514W WO 2011120547 A1 WO2011120547 A1 WO 2011120547A1
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WO
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drive
machine
drive machine
operating mode
axle
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Application number
PCT/EP2010/007514
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Ostertag
Alexander Nadan
Stefan FUCHß
Jürgen Schuster
Original Assignee
Daimler Ag
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle drive device, in particular a motor vehicle hybrid drive device, according to the preamble of claim 1.
  • From DE 100 12 221 A1 is already a motor vehicle hybrid drive device with a first drive train for driving from a first drive axle, with a drivable independently from the first drive train second drive train for driving a second drive axle, with a first drive machine, which provided for driving the first drive axle is, and with a second drive machine independent of the first drive machine, which is provided for driving the second drive axle known.
  • the invention is in particular the object of increasing the flexibility of the hybrid drive device for the at least one operating mode. It is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further embodiments emerge from the subclaims.
  • the invention is based on a motor vehicle drive device, in particular a motor vehicle hybrid drive device, with a first drive train for driving at least one first drive axle, with a second drive train driveable independently of the first drive train for driving a second drive axle, with a first drive machine arranged in at least one Operating mode for driving the first drive axle is provided, and with a second drive machine independent of the first drive machine, which is provided in at least one operating mode for driving the second drive axle.
  • the motor vehicle drive device comprises at least one coupling unit which is provided to drive the second drive machine in at least an operating mode with the first drive machine and / or the first drive train to connect.
  • the second drive machine can advantageously be connected to the first drive machine in the at least one operating mode.
  • the first drive machine can thereby be designed as an internal combustion engine, as a result of which the second drive machine can be advantageously used to start the first drive machine.
  • a "drive train” is to be understood as meaning, in particular, a unit of components which are intended to transmit a drive torque from the drive machine to the drive axle, such as a unit consisting of a drive shaft, a transmission unit and a differential
  • a "drive axle” is to be understood in particular a unit having at least two drive wheels arranged along a virtual axis, such as in particular a front axle with two drive wheels and a rear axle with two further drive wheels.
  • a “prime mover” is to be understood as a unit which is provided in at least one operating state for generating a drive torque, such as in particular an internal combustion engine or an electric machine.
  • “Provided” is to be understood as being specially equipped, designed and / or programmed. By “intended for drive” should be understood in particular that the drive machine is mechanically connected in at least one operating state with the corresponding drive axle.
  • the clutch unit has at least one partial clutch which is provided to connect the second drive machine to the second drive train in at least one operating mode.
  • the second drive machine can be detachably connected to the second drive axle, whereby the second drive machine can be advantageously used to form an all-wheel drive concept with high flexibility at the same time.
  • a partial coupling should be understood to mean a unit which is intended to produce a rotationally fixed connection between two components which can be rotated relative to one another.
  • the coupling unit has at least one partial coupling, which is intended to connect the second drive machine with the first drive machine.
  • a "coupling unit” is intended to mean, in particular, a unit be understood that has at least two, at least selectively switchable part clutches.
  • the partial clutches can be independently switchable and / or dependent on each other switchable.
  • the motor vehicle drive device has a third drive machine which is provided in at least one operating mode for driving the first drive axle.
  • the first drive axle can be driven by means of two drive machines, whereby a particularly advantageous hybrid drive is possible.
  • the second drive machine and the third drive machine are designed as electric machines, whereby in particular an operating mode is possible, in which the drive machines are operated as a serial hybrid.
  • the first drive train comprises a gear unit, to which the third drive machine is connected.
  • connect in this context, in particular a mechanical connection to at least one transmission element, such as in particular a connection to a transmission input shaft to be understood.
  • the first drive train has at least one disconnect clutch which is provided to disconnect the first drive machine and the third drive machine in at least one operating mode.
  • the first drive machine can be advantageously separated from the two drive axles, whereby a particularly high flexibility can be achieved.
  • the second drive machine and the third drive machine preferably form a motor-generator unit in at least one operating mode.
  • the hybrid drive device can provide an electric drive mode independently of a state of charge of an energy storage unit.
  • a "motor-generator unit” should be understood as meaning, in particular, that one of the drive machines is provided to at least partially provide a power supply to the other drive machine
  • “engine operation” is to be understood as meaning, in particular, that the prime mover converts electrical power into a drive torque.
  • a “generator operation” is to be understood in particular as meaning that the drive engine converts a drive torque into electrical power.
  • the drive machines may have a load-free state, ie a power consumption or power output of zero.
  • the first drive machine is designed as an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine can be achieved.
  • Figure 1 shows schematically an embodiment of a hybrid drive device according to the invention of a motor vehicle.
  • the motor vehicle comprises two independently driving drive axles 11, 13.
  • the first driven drive axle 11 is designed as a rear wheel axle.
  • the second driven drive axle 13 is formed as a front wheel axle.
  • the motor vehicle comprises a motor vehicle drive device.
  • the motor vehicle drive device is configured as a motor vehicle hybrid drive device.
  • the hybrid drive device comprises two independently drivable drive trains 10, 12.
  • the first drive train 10 is provided for driving the first drive axle 1 1.
  • the second drive train 12 is provided for driving the second drive axle 13.
  • the motor vehicle drive device comprises a first drive machine 14, which is provided for driving the first drive train 10, and a second drive machine 15, which is provided for driving the second drive train 12.
  • the motor vehicle drive device comprises a clutch unit 16.
  • the clutch unit 16 is operatively arranged between the first drive machine 14, the second drive machine 15 and the second drive train 12. In a first switching state, the coupling unit 16 connects the second drive machine 15 mechanically nisch with the second drive train 12. In a second switching state, the coupling unit mechanically connects the second drive machine 15 and the first drive machine 14 with each other.
  • the clutch unit 16 comprises two partial clutches 17, 18.
  • the first partial clutch 17 is arranged between the second drive engine 15 and the second driveline 12.
  • the second partial clutch 18 is arranged between the second drive machine 15 and the first drive machine 14.
  • the partial clutches 17, 18 are partially made in one piece.
  • the coupling unit 16 forms a double-sided switching clutch, whereby either one of the two partial clutches 17, 18 can optionally be closed. The coupling unit 16 is thus provided to selectively connect the second drive machine 15 to the second drive train 12 or to the first drive machine 14.
  • the two partial clutches 17, 18 are formed as mutually independently operable clutches.
  • the two partial clutches 17, 18 are advantageously designed as power shift clutches, which produce a rotationally fixed connection in a switched state.
  • the partial clutches 17, 18 are then preferably designed as friction clutches.
  • training as form-locking clutches is conceivable.
  • the motor vehicle drive device comprises a gear unit 20.
  • the gear unit 20 includes a gear set, not shown for switching different gears.
  • the transmission unit 20 is designed as a planetary gear transmission. In principle, a design as a double-clutch transmission or as a simple change-speed gearbox conceivable. Other, the expert appear appropriate design are also possible.
  • the motor vehicle drive device comprises a third drive machine 19, which is likewise provided for driving the first drive train 10.
  • the third drive machine 19 is connected to the transmission unit 20.
  • the transmission unit 20 includes a transmission input shaft 22, which is engaged by the prime mover.
  • a rotor of the drive machine 19 is rotatably connected to the transmission input shaft 22.
  • the transmission input shaft 22 is permanently connected to the gear set.
  • the first drive train 10 comprises a separating clutch 21.
  • the separating clutch 21 is connected upstream of the gear set of the gear unit 20.
  • the motor vehicle drive device For controlling the two drive trains 10, 12, the clutch unit 16 and the drive machines 14, 15, 19, the motor vehicle drive device comprises a control and regulating unit 23.
  • the control unit 23 includes various control devices, not shown, via a CAN bus System communicate with each other.
  • the motor vehicle drive device comprises an actuating unit, which is provided in particular for closing the coupling unit 16.
  • the actuating unit is designed as a hydraulic actuating unit and comprises various hydraulic actuating actuators 24, 25, which can be adjusted by means of the control and regulating unit 23.
  • an electromechanical actuator unit is conceivable.
  • the adjusting actuators 24, 25 are provided for actuating the coupling unit 16 and the separating clutch 21. Stellaktuatoren the gear unit 20 are not shown in detail.
  • the first prime mover 14 is formed as an internal combustion engine.
  • the second drive machine 15 and the third drive machine 19 are designed as electric machines.
  • the two drive machines 15, 19 each have a motor operation and a generator operation. In principle, both drive machines 15, 19 can be used to generate electrical power from mechanical energy as well as to generate a torque from electrical power.
  • the motor vehicle drive device For buffering the electrical power, the motor vehicle drive device comprises an energy storage unit 26.
  • the energy storage unit 26 comprises a controllable from the control unit 23 power electronics 27 and a Akkueinatti 28.
  • the control unit 23 for the two prime movers 15th , 19 Set the engine operation or the generator operation.
  • first partial clutch 17 In a first operating mode, the first partial clutch 17 is closed and the second partial clutch 18 is opened.
  • the separating clutch 21 is closed in the first operating mode.
  • the first drive machine 14 and the third drive machine 19 are connected to the first drive axle 11 via the first drive train 10.
  • the second drive machine 15 is connected to the second drive axle 13 via the second drive train 12.
  • the first drive machine 14 and the third drive machine 19 are thus connected to the first drive train 10.
  • the second drive machine 15 is connected to the second drive train 12.
  • the first operating mode forms a driving mode, in which both drive axles 1 1, 13 are drivable.
  • first drive axle 1 1 fundamentally different drive modes are adjustable.
  • a drive of the first drive axle 11 can take place by means of the first drive machine 14, by means of the third drive machine 19 or by means of the two drive machines 14, 19.
  • the second drive machine 15 drives only the second drive unit 13 in this operating mode.
  • the first drive machine 14 is provided in the first operating mode for driving the first drive axle 11, but in principle can also be dragged along.
  • the third prime mover 19 may be selectively operated in the generator mode or in the engine mode. By the engine operation of the third drive machine 19, a total drive torque for propulsion of the motor vehicle can be increased, for example, in a boost mode with a fully charged energy storage unit. By the generator operation, a permanent engine operation of the first drive machine 14 can be achieved, in particular even if the energy storage unit 26 is only partially charged.
  • the third prime mover 19 When the third prime mover 19 is operated in the generator mode, the second prime mover 15 and the third prime mover 19 constitute a motor-generator unit in which the third prime mover 19 supplies the second prime mover 15 with electric power.
  • the first partial clutch 17 is opened and the second partial clutch 18 is closed.
  • the separating clutch 21 is closed in the second operating mode.
  • the first drive machine 14, the second drive machine 15 and the third drive machine 19 are connected via the first drive train 10 with the first drive. drive axle 1 1 connected. All three drive machines 14, 15, 19 are thus connected to the first drive train 10.
  • the second operating mode forms a driving mode in which only the first drive axle 1 1 is driven.
  • different drive modes can be set for the first drive axle 11 in this operating mode.
  • the first drive machine 14 drives the first drive axle 11.
  • the second drive machine 15, which is connected to the first drive machine 14 by closing the second part clutch 18, can optionally be operated in the generator mode or the engine mode.
  • the third prime mover 19 may also be selectively operated in generator mode or engine mode.
  • the second operating mode is thus advantageous, in particular, for an essentially internal combustion engine driving operation, in which optionally one of the two drive machines 15, 19 is used to charge the energy storage unit 26.
  • the control and regulation unit 23 switches, depending on a rotational speed of the first drive machine 14, that of the drive machines 15, 19 into generator operation, the efficiency of which is greater.
  • the second operating mode can in principle also form a boost mode or a recuperation mode.
  • the first partial clutch 17 is closed and the second partial clutch 18 is opened.
  • the separating clutch 21 is opened in the third operating mode.
  • the third drive machine 19 is thus connected via the first drive train 10 with the first drive axle 1 1.
  • the second drive machine 15 is connected to the second drive axle 13 via the second drive train 12.
  • the third drive machine 19 is thus connected to the first drive train 10.
  • the second drive machine 15 is connected to the second drive train 12.
  • the first drive machine 14 is decoupled from the drive axles 1 1, 13.
  • the third operating mode thus forms in particular a purely electric driving mode.
  • either the first drive axle 11, the second drive axle 13 or both drive axle 11, 13 can be driven.
  • the third operating mode is advantageous, in particular if the state of charge of the energy storage unit 26 is sufficient.
  • the first partial clutch 17 is opened and the second partial clutch 18 is closed.
  • the separating clutch 21 is opened in the fourth operating mode. net.
  • the third drive machine 19 is thus connected via the first drive train 10 with the first drive axle 11.
  • the second drive machine 15 is connected to the first drive machine 14 via the second partial clutch 18.
  • the third drive machine 19 is thus connected to the first drive train 10.
  • the first drive machine 14 and the second drive machine 15 are decoupled from the drive axles 11, 13.
  • the fourth operating mode in particular forms a charging mode, which is preferably used for charging the energy storage unit 26 in the event of a vehicle standstill.
  • a charging mode which is preferably used for charging the energy storage unit 26 in the event of a vehicle standstill.
  • the second drive machine 15 which is connected by closing the second sub-clutch 18 to the first drive machine 14, is advantageously operated in the generator mode.
  • the third drive machine 19 can thereby be operated independently of a state of charge of the energy storage unit 26 in the engine operation.
  • the second drive machine 15 and the third drive machine 19 thus form a motor-generator unit, in which the second drive machine 15 supplies the third drive machine 19 with electrical power.
  • the third drive machine 19 is permanently connected to the first drive unit 11.
  • the control unit 23 switches the third drive machine 19 from a defined speed without load. From the defined speed, a power consumption or power output of the third drive machine 19 is equal to zero.
  • the defined speed is about 120 km / h.
  • the third drive machine 19 is switched without load at the defined speed, regardless of the operating mode.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung, insbesondere Kraftfahrzeughybridantriebsvorrichtung, mit einem ersten Antriebsstrang (10) zum Antrieb von wenigstens einer ersten Antriebsachse (11), mit einem von dem ersten Antriebsstrang (10) unabhängig antreibbaren zweiten Antriebsstrang (12) zum Antrieb einer zweiten Antriebsachse (13), mit einer ersten Antriebsmaschine (14), die in zumindest einem Betriebsmodus zum Antrieb der ersten Antriebsachse (11) vorgesehen ist, und mit einer von der ersten Antriebsmaschine (14) unabhängigen zweiten Antriebsmaschine (15), die in zumindest einem Betriebsmodus zum Antrieb der zweiten Antriebsachse (13) vorgesehen ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung wenigstens eine Kupplungseinheit (16) umfasst, die dazu vorgesehen ist, die zweite Antriebsmaschine (15) in wenigstens einem Betriebsmodus mit der ersten Antriebsmaschine (14) und/oder dem ersten Antriebsstrang (10) zu verbinden.

Description

Daimler AG
Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung, insbesondere eine Kraftfahr- zeughybridantriebsvorrichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 100 12 221 A1 ist bereits eine Kraftfahrzeughybridantriebsvorrichtung mit einem ersten Antriebsstrang zum Antrieb von einer ersten Antriebsachse, mit einem von dem ersten Antriebsstrang unabhängig antreibbaren zweiten Antriebsstrang zum Antrieb einer zweiten Antriebsachse, mit einer ersten Antriebsmaschine, die zum Antrieb der ersten Antriebsachse vorgesehen ist, und mit einer von der ersten Antriebsmaschine unabhängigen zweiten Antriebsmaschine, die zum Antrieb der zweiten Antriebsachse vorgesehen ist, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Flexibilität der Hybridantriebsvorrichtung für den wenigstens einen Betriebsmodus zu erhöhen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung, insbesondere Kraft- fahrzeughybridantriebsvorrichtung, mit einem ersten Antriebsstrang zum Antrieb von wenigstens einer ersten Antriebsachse, mit einem von dem ersten Antriebsstrang unabhängig antreibbaren zweiten Antriebsstrang zum Antrieb einer zweiten Antriebsachse, mit einer ersten Antriebsmaschine, die in zumindest einem Betriebsmodus zum Antrieb der ersten Antriebsachse vorgesehen ist, und mit einer von der ersten Antriebsmaschine unabhängigen zweiten Antriebsmaschine, die in zumindest einem Betriebsmodus zum Antrieb der zweiten Antriebsachse vorgesehen ist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung wenigstens eine Kupplungseinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, die zweite Antriebsmaschine in wenigstens einem Betriebsmodus mit der ersten Antriebsmaschine und/oder dem ersten Antriebsstrang zu verbinden. Dadurch kann die zweite Antriebsmaschine in dem zumindest einen Betriebsmodus vorteilhaft an die erste Antriebsmaschine angebunden werden. Besonders vorteilhaft kann dadurch die erste Antriebsmaschine als eine Brennkraftmaschine ausgebildet werden, wodurch die zweite Antriebsmaschine vorteilhaft zum Starten der ersten Antriebsmaschine verwendet werden kann. Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung kann somit eine Flexibilität der Hybridantriebsvorrichtung für den wenigstens einen Betriebsmodus erhöht werden. Unter einem„Antriebsstrang" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit von Bauteilen verstanden werden, die dazu vorgesehen sind, ein Antriebsmoment von der Antriebsmaschine an die Antriebsachse zu übertragen, wie beispielsweise eine Einheit aus einer Antriebswelle, einer Getriebeeinheit und einem Dif- ferenzial. Unter einer„Antriebsachse" soll insbesondere eine Einheit mit wenigstens zwei, entlang einer virtuellen Achse angeordneten Antriebsrädern verstanden werden, wie insbesondere eine Vorderachse mit zwei Antriebsrädern und eine Hinterachse mit zwei weiteren Antriebsrädern. Unter einer„Antriebsmaschine" soll eine Einheit verstanden werden, die in zumindest einem Betriebszustand zur Erzeugung eines Antriebsmoment vorgesehen ist, wie insbesondere eine Brennkraftmaschine oder eine Elektromaschine. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgestattet, ausgelegt und/oder programmiert verstanden werden. Unter„zum Antrieb vorgesehen" soll insbesondere verstanden werden, dass die Antriebsmaschine in zumindest einem Betriebszustand mechanisch mit der entsprechenden Antriebsachse verbunden ist.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kupplungseinheit wenigstens eine Teilkupplung aufweist, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebsmodus die zweite Antriebsmaschine mit dem zweiten Antriebsstrang zu verbinden. Dadurch kann die zweite Antriebsmaschine lösbar an die zweite Antriebsachse angebunden werden, wodurch die zweite Antriebsmaschine vorteilhaft zur Ausbildung eines Allradantriebskonzepts bei gleichzeitiger hoher Flexibilität verwendet werden kann. Unter einer Teilkupplung soll in diesem Zusammenhang eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, eine drehfeste Verbindung zwischen zwei zueinander drehbaren Bauteilen herzustellen.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Kupplungseinheit wenigstens eine Teilkupplung aufweist, die dazu vorgesehen ist, die zweite Antriebsmaschine mit der ersten Antriebsmaschine zu verbinden. Dadurch kann eine besonders hohe Flexibilität erreicht werden. Unter einer„Kupplungseinheit" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zumindest zwei, wenigstens wahlweise schaltbare Teilkupplungen aufweist. Die Teilkupplungen können dabei unabhängig voneinander schaltbar und/oder abhängig voneinander schaltbar sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung eine dritte Antriebsmaschine aufweist, die in zumindest einem Betriebsmodus zum Antrieb der ersten Antriebsachse vorgesehen ist. Dadurch kann die erste Antriebsachse mittels zweier Antriebsmaschinen angetrieben werden, wodurch ein besonders vorteilhafter Hybridantrieb möglich ist. Vorzugsweise sind die zweite Antriebsmaschine und die dritten Antriebsmaschine als Elektromaschinen ausgebildet, wodurch insbesondere ein Betriebsmodus möglich ist, in dem die Antriebsmaschinen als ein serieller Hybrid betrieben werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der erste Antriebsstrang eine Getriebeeinheit, an die die dritte Antriebsmaschine angebunden ist. Dadurch kann eine vorteilhafte Anordnung für die dritte Antriebsmaschine gefunden werden. Unter„anbinden" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine mechanische Anbindung an wenigstens ein Getriebeelement, wie insbesondere eine Anbindung an eine Getriebeeingangswelle, verstanden werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der erste Antriebsstrang zumindest eine Trennkupplung aufweist, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebsmodus die erste Antriebsmaschine und die dritte Antriebsmaschine zu trennen. Dadurch kann die erste Antriebsmaschine vorteilhaft von den beiden Antriebsachsen getrennt werden, wodurch eine besonders hohe Flexibilität erreicht werden kann.
Vorzugsweise bilden die zweite Antriebsmaschine und die dritte Antriebsmaschine in wenigstens einem Betriebsmodus eine Motor-Generator-Einheit aus. Dadurch kann die Hybridantriebsvorrichtung unabhängig von einem Ladezustand einer Energiespeichereinheit einen elektrischen Fahrmodus bereitstellen. Unter einer„Motor-Generator-Einheit" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine der Antriebsmaschinen dazu vorgesehen ist, eine Energieversorgung der anderen Antriebsmaschine zumindest teilweise bereitzustellen. Insbesondere bei einer Ausbildung der Antriebsmaschinen als Elektromaschinen soll darunter verstanden werden, dass eine der Antriebsmaschinen in einem Motorbetrieb und eine der Antriebsmaschinen in einem Generatorbetrieb betrieben wird. Unter einem„Motorbetrieb" soll dabei insbesondere verstanden wer- den, dass die Antriebsmaschine eine elektrische Leistung in ein Antriebsmoment umwandelt. Unter einer„Generatorbetrieb" soll insbesondere verstanden werden, dass die Antriebsmaschine ein Antriebsmoment in elektrische Leistung umwandelt. Die Antriebsmaschinen können dabei in dem Generatorbetrieb und in dem Motorbetrieb einen lastfreien Zustand, d.h. eine Leistungsaufnahme bzw. Leistungsabgabe von Null aufweisen.
Zudem ist vorteilhafterweise die erste Antriebsmaschine als eine Brennkraftmaschine ausgebildet. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Anordnung der Brennkraftmaschine erreicht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Figur 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hybridantriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug umfasst zwei voneinander unabhängig antreibbare Antriebsachsen 11 , 13. Die erste angetriebene Antriebsachse 11 ist als eine Hinterradachse ausgebildet. Die zweite angetriebene Antriebsachse 13 ist als eine Vorderradachse ausgebildet. Zum Antrieb der Antriebsachsen 11 , 13 umfasst das Kraftfahrzeug eine Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung. Die Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung ist als eine Kraftfahrzeughybridantriebsvorrichtung ausgebildet.
Die Hybridantriebsvorrichtung umfasst zwei voneinander unabhängig antreibbare Antriebsstränge 10, 12. Der erste Antriebsstrang 10 ist zum Antrieb der ersten Antriebsachse 1 1 vorgesehen. Der zweite Antriebsstrang 12 ist zum Antrieb der zweiten Antriebsachse 13 vorgesehen. Zudem umfasst die Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung eine erste Antriebsmaschine 14, die zum Antrieb des ersten Antriebsstrangs 10 vorgesehen ist, und eine zweite Antriebsmaschine 15, die zum Antrieb des zweiten Antriebsstrangs 12 vorgesehen ist.
Weiter umfasst die Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung eine Kupplungseinheit 16. Die Kupplungseinheit 16 ist wirkungsmäßig zwischen der ersten Antriebsmaschine 14, der zweiten Antriebsmaschine 15 und dem zweiten Antriebsstrang 12 angeordnet. In einem ersten Schaltzustand verbindet die Kupplungseinheit 16 die zweite Antriebsmaschine 15 mecha- nisch mit dem zweiten Antriebsstrang 12. In einem zweiten Schaltzustand verbindet die Kupplungseinheit die zweite Antriebsmaschine 15 und die erste Antriebsmaschine 14 mechanisch miteinander.
Die Kupplungseinheit 16 umfasst zwei Teilkupplungen 17, 18. Die erste Teilkupplung 17 ist zwischen der zweiten Antriebsmaschine 15 und dem zweiten Antriebsstrang 12 angeordnet. Die zweite Teilkupplung 18 ist zwischen der zweiten Antriebsmaschine 15 und der ersten Antriebsmaschine 14 angeordnet. Die Teilkupplungen 17, 18 sind teilweise einstückig ausgeführt. Die Kupplungseinheit 16 bildet eine doppelseitig schaltende Kupplung aus, wodurch wahlweise jeweils eine der beiden Teilkupplungen 17, 18 geschlossen werden kann. Die Kupplungseinheit 16 ist somit dazu vorgesehen, die zweite Antriebsmaschine 15 wahlweise mit dem zweiten Antriebsstrang 12 oder mit der ersten Antriebsmaschine 14 zu verbinden.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, die beiden Teilkupplungen 17, 18 als voneinander unabhängig betätigbare Schaltkupplungen auszubilden. In einer solchen Ausgestaltung sind die beiden Teilkupplungen 17, 18 vorteilhafterweise als Lastschaltkupplungen ausgebildet, die in einem geschalteten Zustand eine drehfeste Verbindung herstellen. Die Teilkupplungen 17, 18 sind dann vorzugsweise als Reibschlusskupplungen ausgebildet. Alternativ ist auch eine Ausbildung als Formschlusskupplungen denkbar.
Zur Verbindung der ersten Antriebsmaschine 14 mit der ersten Antriebsachse 1 1 umfasst die Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung eine Getriebeeinheit 20. Die Getriebeeinheit 20 umfasst einen nicht näher dargestellten Zahnradsatz zur Schaltung unterschiedlicher Getriebegänge. Die Getriebeeinheit 20 ist als ein Planetenstufengetriebe ausgebildet. Grundsätzlich ist auch eine Ausgestaltung als Doppelkupplungsgetriebe oder als einfaches Zahnräderwechselgetriebe denkbar. Andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung sind ebenfalls möglich.
Weiter umfasst die Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung eine dritte Antriebsmaschine 19, die ebenfalls zum Antrieb des ersten Antriebsstrangs 10 vorgesehen ist. Die dritte Antriebsmaschine 19 ist an die Getriebeeinheit 20 angebunden. Die Getriebeeinheit 20 umfasst eine Getriebeeingangswelle 22, an der die Antriebsmaschine angreift. Ein Rotor der Antriebsmaschine 19 ist drehfest mit der Getriebeeingangswelle 22 verbunden. Die Getriebeeingangswelle 22 ist permanent mit dem Zahnradsatz verbunden. Zur Trennung der ersten Antriebsmaschine 14 von der Getriebeeinheit 20 umfasst der erste Antriebsstrang 10 eine Trennkupplung 21. Die Trennkupplung 21 ist dem Zahnradsatz der Getriebeeinheit 20 vorgeschaltet. Insbesondere bei einer anderen Anbindung der dritten Antriebsmaschine 19 an die Getriebeeinheit 20 ist es grundsätzlich auch denkbar, die Trennkupplung 21 in den Zahnradsatz zu integrieren, insbesondere bei einer Ausgestaltung der Getriebeeinheit 20 als Planetenstufengetriebe.
Zur Steuerung der beiden Antriebsstränge 10, 12, der Kupplungseinheit 16 und der Antriebsmaschinen 14, 15, 19 umfasst die Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung eine Steuer- und Regeleinheit 23. Die Steuer- und Regeleinheit 23 umfasst verschiedene, nicht näher dargestellte Steuergeräte, die über ein CAN-Bus-System miteinander kommunizieren. Weiter umfasst die Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung eine Betätigungseinheit, die insbesondere zum Schließen der Kupplungseinheit 16 vorgesehen ist. Die Betätigungseinheit ist als eine hydraulische Betätigungseinheit ausgebildet und umfasst verschiedene hydraulische Stellaktuatoren 24, 25, die mittels der Steuer- und Regeleinheit 23 verstellt werden können. Grundsätzlich ist auch eine elektromechanische Betätigungseinheit denkbar. Die Stellaktuatoren 24, 25 sind zur Betätigung der Kupplungseinheit 16 und der Trennkupplung 21 vorgesehen. Stellaktuatoren der Getriebeeinheit 20 sind nicht näher dargestellt.
Die erste Antriebsmaschine 14 ist als eine Brennkraftmaschine ausgebildet. Die zweite Antriebsmaschine 15 und die dritte Antriebsmaschine 19 sind als Elektromaschinen ausgebildet. Die zwei Antriebsmaschinen 15, 19 weisen jeweils einen Motorbetrieb und einen Generatorbetrieb auf. Grundsätzlich können beide Antriebsmaschinen 15, 19 zur Erzeugung elektrischer Leistung aus mechanischer Energie als auch zur Erzeugung eines Drehmoments aus elektrischer Leistung verwendet werden.
Zum Zwischenspeichern der elektrischen Leistung umfasst die Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung eine Energiespeichereinheit 26. Die Energiespeichereinheit 26 umfasst eine von der Steuer- und Regeleinheit 23 steuerbare Leistungselektronik 27 sowie eine Akkueineinheit 28. Durch die Steuerung der Leistungselektronik 27 kann die Steuer- und Regeleinheit 23 für die beiden Antriebsmaschinen 15, 19 den Motorbetrieb oder den Generatorbetrieb einstellen. Ein stromloser Betriebszustand der Antriebsmaschinen 15, 19, der einer Leistungsaufnahme von Null entspricht, ist dabei in dem Motorbetrieb und in dem Generatorbetrieb möglich.
In einem ersten Betriebsmodus ist die erste Teilkupplung 17 geschlossen und die zweite Teilkupplung 18 geöffnet. Die Trennkupplung 21 ist in dem ersten Betriebsmodus geschlossen. Die erste Antriebsmaschine 14 und die dritte Antriebsmaschine 19 sind über den ersten Antriebsstrang 10 mit der ersten Antriebsachse 11 verbunden. Die zweite Antriebsmaschine 15 ist über den zweiten Antriebsstrang 12 mit der zweiten Antriebsachse 13 verbunden. Die erste Antriebsmaschine 14 und die dritte Antriebsmaschine 19 sind damit an den ersten Antriebsstrang 10 angebunden. Die zweite Antriebsmaschine 15 ist an den zweiten Antriebsstrang 12 angebunden.
Der erste Betriebsmodus bildet einen Fahrmodus aus, in dem beide Antriebsachsen 1 1 , 13 antreibbar sind. Für die erste Antriebsachse 1 1 sind dabei grundsätzlich verschiedene Antriebsmodi einstellbar. Ein Antrieb der ersten Antriebsachse 11 kann mittels der ersten Antriebsmaschine 14, mittels der dritten Antriebsmaschine 19 oder mittels der beiden Antriebsmaschinen 14, 19 erfolgen. Die zweite Antriebsmaschine 15 treibt in diesem Betriebsmodus lediglich die zweite Antriebsache 13 an.
Die erste Antriebsmaschine 14 ist in dem ersten Betriebsmodus zum Antrieb der ersten Antriebsachse 11 vorgesehen, kann grundsätzlich aber auch mitgeschleppt werden. Die dritte Antriebsmaschine 19 kann wahlweise in dem Generatorbetrieb oder in dem Motorbetrieb betrieben werden. Durch den Motorbetrieb der dritten Antriebsmaschine 19 kann ein Gesamtantriebsmoment zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs erhöht werden, beispielsweise in einem Boost-Modus bei einer voll geladenen Energiespeichereinheit. Durch den Generatorbetrieb kann ein dauerhafter Motorbetrieb der ersten Antriebsmaschine 14 erreicht werden, insbesondere auch wenn die Energiespeichereinheit 26 lediglich teilweise geladen ist. Wird die dritte Antriebsmaschine 19 in dem Generatorbetrieb betrieben, bilden die zweite Antriebsmaschine 15 und die dritte Antriebsmaschine 19 eine Motor- Generator-Einheit aus, bei der die dritte Antriebsmaschine 19 die zweite Antriebsmaschine 15 mit elektrischer Leistung versorgt.
In einem zweiten Betriebsmodus ist die erste Teilkupplung 17 geöffnet und die zweite Teilkupplung 18 geschlossen. Die Trennkupplung 21 ist in dem zweiten Betriebsmodus geschlossen. Die erste Antriebsmaschine 14, die zweite Antriebsmaschine 15 und die dritte Antriebsmaschine 19 sind über den ersten Antriebsstrang 10 mit der ersten An- triebsachse 1 1 verbunden. Alle drei Antriebsmaschinen 14, 15, 19 sind somit an den ersten Antriebsstrang 10 angebunden.
Der zweite Betriebsmodus bildet einen Fahrmodus aus, in dem lediglich die erste Antriebsachse 1 1 angetrieben ist. Für die erste Antriebsachse 11 sind in diesem Betriebsmodus grundsätzlich verschiedene Antriebsmodi einstellbar. Vorzugsweise treibt die erste Antriebsmaschine 14 die erste Antriebsachse 11 an. Die zweite Antriebsmaschine 15, die durch Schließen der zweiten Teilkupplung 18 an die erste Antriebsmaschine 14 angebunden ist, kann wahlweise in dem Generatorbetrieb oder dem Motorbetrieb betrieben werden. Die dritte Antriebsmaschine 19 kann ebenfalls wahlweise in dem Generatorbetrieb oder dem Motorbetrieb betrieben werden. Der zweite Betriebsmodus ist somit insbesondere für einen im Wesentlichen verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb vorteilhaft, bei dem wahlweise eine der beiden Antriebsmaschinen 15, 19 zum Laden der Energiespeichereinheit 26 verwendet wird. Die Steuer- und Regeleinheit 23 schaltet dabei in Abhängigkeit einer Drehzahl der ersten Antriebsmaschine 14 diejenige der Antriebsmaschinen 15, 19 in den Generatorbetrieb, deren Wirkungsgrad größer ist. Der zweite Betriebsmodus kann grundsätzlich auch einen Boost-Modus oder einen Rekuperationsmodus ausbilden.
In einem dritten Betriebsmodus ist die erste Teilkupplung 17 geschlossen und die zweite Teilkupplung 18 geöffnet. Die Trennkupplung 21 ist in dem dritten Betriebsmodus geöffnet. Die dritte Antriebsmaschine 19 ist damit über den ersten Antriebsstrang 10 mit der ersten Antriebsachse 1 1 verbunden. Die zweite Antriebsmaschine 15 ist über den zweiten Antriebsstrang 12 mit der zweiten Antriebsachse 13 verbunden. Die dritte Antriebsmaschine 19 ist somit an den ersten Antriebsstrang 10 angebunden. Die zweite Antriebsmaschine 15 ist an den zweiten Antriebsstrang 12 angebunden. Die erste Antriebsmaschine 14 ist von den Antriebsachsen 1 1 , 13 entkoppelt.
Der dritte Betriebsmodus bildet damit insbesondere einen rein elektrischen Fahrmodus aus. Dabei können wahlweise die erste Antriebsachse 11 , die zweite Antriebsachse 13 oder beide Antriebsachse 11 , 13 angetrieben werden. Der dritte Betriebsmodus ist insbesondere bei einem ausreichenden Ladezustand der Energiespeichereinheit 26 vorteilhaft.
In einem vierten Betriebsmodus ist die erste Teilkupplung 17 geöffnet und die zweite Teilkupplung 18 geschlossen. Die Trennkupplung 21 ist in dem vierten Betriebsmodus geöff- net. Die dritte Antriebsmaschine 19 ist damit über den ersten Antriebsstrang 10 mit der ersten Antriebsachse 11 verbunden. Die zweite Antriebsmaschine 15 ist über die zweite Teilkupplung 18 mit der ersten Antriebsmaschine 14 verbunden. Die dritte Antriebsmaschine 19 ist damit an den ersten Antriebsstrang 10 angebunden. Die erste Antriebsmaschine 14 und die zweite Antriebsmaschine 15 sind von den Antriebsachsen 11 , 13 entkoppelt.
Der vierte Betriebsmodus bildet insbesondere einen Lademodus aus, der vorzugsweise zum Laden der Energiespeichereinheit 26 bei einem Fahrzeugstillstand genutzt wird. Durch das öffnen der Trennkupplung 21 ist lediglich die dritte Antriebsmaschine 19 mit der ersten Antriebsachse 11 verbunden. Die zweite Antriebsmaschine 15, die durch Schließen der zweiten Teilkupplung 18 an die erste Antriebsmaschine 14 angebunden ist, wird vorteilhafterweise in dem Generatorbetrieb betrieben. Die dritte Antriebsmaschine 19 kann dadurch unabhängig von einem Ladezustand der Energiespeichereinheit 26 in dem Motorbetrieb betrieben werden. Die zweite Antriebsmaschine 15 und die dritte Antriebsmaschine 19 bilden damit eine Motor-Generator-Einheit aus, bei der die zweite Antriebsmaschine 15 die dritte Antriebsmaschine 19 mit elektrischer Leistung versorgt.
Die dritte Antriebsmaschine 19 ist permanent mit der ersten Antriebsache 11 verbunden. Zur Verlustreduzierung schaltet die Steuer- und Regeleinheit 23 die dritte Antriebsmaschine 19 ab einer definierten Geschwindigkeit lastfrei. Ab der definierten Geschwindigkeit ist eine Leistungsaufnahme bzw. Leistungsabgabe der dritten Antriebsmaschine 19 gleich Null. Die definierte Geschwindigkeit beträgt ca. 120 km/h. Die dritte Antriebsmaschine 19 wird bei der definierten Geschwindigkeit unabhängig von dem Betriebsmodus lastfrei geschaltet.

Claims

Daimler AG Patentansprüche
Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung, insbesondere Kraftfahrzeughybridantriebsvorrich- tung, mit einem ersten Antriebsstrang (10) zum Antrieb von wenigstens einer ersten Antriebsachse (11 ), mit einem von dem ersten Antriebsstrang (10) unabhängig antreibbaren zweiten Antriebsstrang (12) zum Antrieb einer zweiten Antriebsachse
(13) , mit einer ersten Antriebsmaschine (14), die in zumindest einem Betriebsmodus zum Antrieb der ersten Antriebsachse (11 ) vorgesehen ist, und mit einer von der ersten Antriebsmaschine (14) unabhängigen zweiten Antriebsmaschine (15), die in zumindest einem Betriebsmodus zum Antrieb der zweiten Antriebsachse (13) vorgesehen ist,
gekennzeichnet durch wenigstens eine Kupplungseinheit (16), die dazu vorgesehen ist, die zweite Antriebsmaschine (15) in wenigstens einem Betriebsmodus mit der ersten Antriebsmaschine (14) und/oder dem ersten Antriebsstrang (10) zu verbinden.
Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kupplungseinheit (16) wenigstens eine Teilkupplung (17) aufweist, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebsmodus die zweite Antriebsmaschine (15) mit dem zweiten Antriebsstrang (12) zu verbinden.
Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kupplungseinheit (16) wenigstens eine Teilkupplung (18) aufweist, die dazu vorgesehen ist, die zweite Antriebsmaschine (15) mit der ersten Antriebsmaschine
(14) zu verbinden.
4. Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine dritte Antriebsmaschine (19), die in zumindest einem Betriebsmodus zum Antrieb der ersten Antriebsachse (11 ) vorgesehen ist.
5. Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Antriebsstrang (10) eine Getriebeeinheit (20) aufweist, an die die dritte Antriebsmaschine (19) angebunden ist.
6. Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Antriebsstrang (10) zumindest eine Trennkupplung (21 ) aufweist, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebsmodus die erste Antriebsmaschine (14) und die dritte Antriebsmaschine (19) zu trennen.
7. Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung zumindest nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Antriebsmaschine (15) und die dritte Antriebsmaschine (19) in wenigstens einem Betriebsmodus eine Motor-Generator-Einheit ausbilden.
8. Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Antriebsmaschine (14) als eine Brennkraftmaschine ausgebildet ist.
9. Verfahren für eine Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung, insbesondere eine Kraftfahr- zeughybridantriebsvorrichtung, mit einem ersten Antriebsstrang (10) zum Antrieb von wenigstens einer ersten Antriebsachse (11), mit einem von dem ersten Antriebsstrang (10) unabhängig antreibbaren zweiten Antriebsstrang (12) zum Antrieb einer zweiten Antriebsachse (13), mit einer ersten Antriebsmaschine (14), die in zumindest einem Betriebsmodus die erste Antriebsachse (11) antreibt, mit einer von der ersten Antriebsmaschine (14) unabhängigen zweiten Antriebsmaschine (15), die in zumindest einem Betriebsmodus die zweite Antriebsachse (13) antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Kupplungseinheit (16) die zweite Antriebsmaschine (15) in wenigstens einem Betriebsmodus mit der ersten Antriebsmaschine (14) und/oder dem ersten Antriebsstrang (10) verbindet,
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