WO2016034259A2 - Drive train for a vehicle, particularly a hybrid vehicle - Google Patents

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Randy Gene Doolittle
Johannes Schweers
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Definitions

  • the invention relates to a drive train for a vehicle, in particular a
  • Hybrid vehicle according to the preamble of claim 1.
  • Such a drive train for a vehicle, in particular a hybrid vehicle, is known from DE102004050757A1.
  • the powertrain includes a dual-clutch transmission with two partial transmissions.
  • the powertrain has an electrical
  • Dual clutch transmission is driven, so that for example from the
  • Double clutch transmission via which a partial transmission provided mechanical energy by means of the electric machine is converted into electrical energy.
  • Partial gear can be driven by the electric machine in the engine operation.
  • Object of the present invention is to provide a drive train of the type mentioned, by means of which a particularly efficient and thus Low-energy operation of the powertrain and thus the vehicle can be realized.
  • the electric machine has at least one first connection, via which the electric machine with a first electrical network operable first power network of the vehicle is electrically connected, and at least one second terminal, via which the electric machine with an operable with a relation to the first electrical voltage higher second electrical voltage operable second power network of the vehicle is electrically connected.
  • the electric machine is designed as a multi-phase electric machine which, for example, at least one associated with the first terminal and thus the first power grid first winding for operation with the first electrical voltage and at least one second terminal and thus the second power network associated second Winding for operation with the second electrical voltage.
  • the first winding can be connected via the first connection to the first electrical power network, wherein the second winding can be connected via the second connection to the second electrical power system.
  • the electrical machine in its generator mode, can provide the first electrical voltage via its first connection or its first winding, and thus feed electrical current with the first electrical voltage into the first power network.
  • the electric machine can, for example, in its generator mode via its second terminal or its second winding provide the second electrical voltage greater than the first electrical voltage and thus feed electrical current with the second electrical voltage in the second power grid.
  • it is possible to supply the electrical machine for example, in its engine operation via the first power grid and thus via the first terminal with electrical current to the first voltage.
  • the electric machine in its engine operation via the second power grid supply electrical current with the second electrical voltage.
  • the power grids can thus be connected via the terminals of the electric machine parallel to each other to the electric machine.
  • the invention is based on the idea that in conventional powertrains for hybrid vehicles two operable with different electrical voltages power networks are provided, which are connected to each other or arranged in series and electrically coupled to each other via a converter such as a DC-DC converter (DC-DC converter).
  • a converter such as a DC-DC converter (DC-DC converter).
  • DC-DC converter DC-DC converter
  • One of these power grids is connected to the electric machine, so that the other of the power grids is coupled via the Gieichsiromwandier and a power grid with the electric machine, so that the other power grid is not directly connected to the electric machine.
  • This is conventionally provided since the electrical machine is usually designed only for operation with the electrical voltage of a power grid.
  • the electrical machine is designed both for operation with the first electrical voltage and for operation with the second electrical voltage, so that both power grids can be arranged parallel to one another and in each case can be connected directly to the electric machine.
  • a converter such as a DC-DC converter
  • a converter such as a DC-DC converter
  • DC-DC converter which DC-DC converter may have a much lower power than that provided by conventional powertrains
  • the drive train according to the invention and thus the vehicle designed, for example, as a hybrid vehicle, can be operated particularly efficiently and thus with low energy consumption, since, in comparison to
  • the one partial transmission is driven by wheels of the moving and thus rolling on a road vehicle, so that so kinetic energy of the vehicle via the one partial transmission and the electric machine in the
  • Generator operation can be converted into electrical energy.
  • the vehicle in particular the drive train, has an internal combustion engine, for example designed as a reciprocating internal combustion engine, for driving the vehicle.
  • the internal combustion engine is thereby, for example via a starting element such as a Dcppelkupplung the Doppeikuppiungsgetriebes coupled with this, so that the wheels of the vehicle on the dual clutch transmission of the internal combustion engine in a traction operation are driven by this.
  • the internal combustion engine for example, in a pushing operation of this over the dual-clutch transmission of the wheels of the moving
  • boost operation which is also referred to as boost operation or boost
  • the drive of the wheels caused by the internal combustion engine that is to say the traction operation of the internal combustion engine
  • the electric machine in its engine operation.
  • the internal combustion engine is supported in its train operation in boost mode, so that, for example, the vehicle by the internal combustion engine and
  • the designed for the operation with different levels of electrical voltage electrical machine is also referred to as two-voltage electric motor (E machine - electric machine), since the two different levels of electrical
  • Voltages can also be referred to as voltage levels. Compared to
  • conventional powertrains can be realized by using the two-voltage electric motor, a higher power of the first power grid, so that over the first power network corresponding consumers of the vehicle can be very well supplied with electric power. This makes it especially
  • the lateral arrangement of the electric machine is also referred to as a side-by-side arrangement (sbs arrangement) and allows the representation of a particularly large
  • the first electrical voltage is 12 volts.
  • the first power grid is thus designed as a conventional 12-volt electrical system, via which can be supplied with electrical current conventional electrical consumers.
  • the second electrical voltage is greater than 12 volts, wherein the second electrical
  • the second power grid is thus preferably designed as a 48-volt electrical system, via which powerful electrical components such as the electric machine can be operated particularly advantageous.
  • connection of the power electronics can be realized in a particularly simple, space-and weight-favorable manner. Due to the direct connection of the power electronics to the electric machine direct contacts between the electric machine and the power electronics can be realized, so that
  • AC Page is the threshold voltage of low voltage to high voltage at 30 volts and not - as on the DC side (DC side) - at 60 volts.
  • Another embodiment is characterized in that the power electronics are arranged coaxially with the electrical machine. This makes it possible to realize a particularly advantageous and in particular space-saving and simple connection and electrical contacting of the power electronics with the electric machine.
  • the power electronics can be electrically connected to the electric machine, for example, if the power electronics are attached to the electric machine. In other words, it can be realized that the electrical connection simultaneously with the attachment of the
  • the electric machine is screwed in the axial direction, in particular in the coaxial direction, with the power electronics.
  • at least one screw is provided for fastening the power electronics to the electric machine, which extends parallel to the axis of rotation of the rotor.
  • the gear does not completely fill the cylindrical space between
  • Machine can be used, so that advantageously no additional space required for the position encoder.
  • the electric machine is designed as a preassemblable module part, which is connected to the dual-clutch transmission.
  • the electric machine as a sub-assembly, that is, as a so-called sub-assembly, formed, this module part considered in itself is already fully functional. This means that the electric machine is already functional and operable independent of the dual-clutch transmission and thus a separate, that is independent of
  • Dual-clutch transmission testable unit represents. This makes it possible, for example, to test the electric machine not yet connected to the dual-clutch transmission by means of a test stand, in particular test bench power electronics or a test unit comprising an electric machine and power electronics. If the test has shown that the electrical machine to be connected to the dual-clutch transmission is functional or has desired functionality, then the electric machine can be disconnected from the test bench and connected as a power package, ie as a so-called power pack, to the dual-clutch transmission.
  • the electrical machine has, for example, as a housing on a metal pot, which serves both as a housing for pre-assembly and housing in the finished drive train.
  • the sheet metal pot is preferably formed thin-walled and has a wall thickness in a range of from 3 millimeters to 4 millimeters inclusive, since the sheet metal cup is attached to the dual-clutch transmission, in particular to a housing of the dual-clutch transmission.
  • the tin pot does not have to meet IP protection requirements.
  • the electric machine is designed for example as an asynchronous machine and is operable with an electrical voltage, in particular DC voltage, of 48 volts.
  • the electric machine has a power of 15 kilowatts over a period of at least about 10 seconds, with time periods of up to about 20 seconds being possible, and 48 volts. Further, it is possible for the electric machine to have a continuous power at 48 volts in a range of 6 kilowatts to 8 kilowatts inclusive.
  • the electric machine can be powered at 48 volts Time span of about 2 seconds, with time periods up to 20 seconds are possible to provide a torque of more than 45 Newton meters.
  • the electric machine has, for example, a stator with an outer diameter of approximately 160 millimeters and an active length of approximately 70 millimeters.
  • the stator has, for example, cooling in the form of oil cooling.
  • the electric machine in particular the stator, for example, oil-cooled.
  • the rotor of the electric machine has a cooling in the form of oil cooling.
  • the electric machine is preferably designed as a synchronous machine with inexpensive ferrite magnets. To realize a particularly small space requirement, however, the stator cooling can be omitted.
  • a further embodiment is characterized in that the electric machine can be operated in a first operating mode, in which the electric machine can be operated in a generator mode with regard to its first voltage position and the first power network and with regard to its second voltage position and the second power network.
  • the electric machine can be operated in a second operating mode, in which the electric machine can be operated in a motor operation with regard to its first voltage position and the first power network and with regard to its second voltage position and the second power network.
  • the electric machine can be operated in a third operating mode, in which the electric machine with respect to its first voltage position and the first power network in
  • Motor operation and in terms of their second voltage level and the second power system in the generator mode is operable.
  • the electric machine can be operated in a fourth operating mode in which the electric machine can be operated in generator mode with regard to its first voltage position and the first power network and with respect to its second voltage position and the second power network during engine operation.
  • a particularly efficient operation of the drive train can be realized.
  • a mechanical reloading can be realized, in the context of which the electric machine can be supplied with respect to a voltage level, for example, with electric current from a first battery and operated in motor operation and in terms of their second voltage position in the generator mode, so that electric power can be used from the first battery to charge a second battery with electric current. in a further embodiment of the invention.
  • At least one battery for storing electrical current is arranged in the power supply networks, a fifth operating mode being provided, in which electric power can be transmitted from the battery arranged in one of the power networks to the battery arranged in the other power network and / or wherein a sixth mode is provided, in which electric current from that in the other
  • Power network arranged battery is transferable to the disposed in the one power grid battery. As a result, an electrical transfer can be realized, in the context of which electrical power is transferred from one of the batteries to the other.
  • the invention also includes a vehicle, in particular a hybrid vehicle, with a drive train according to the invention.
  • a vehicle in particular a hybrid vehicle, with a drive train according to the invention.
  • the vehicle thus has the first power grid with the first electrical voltage and the second power grid with the second electric power higher than the first electrical voltage
  • first power grid is electrically connected via the at least one first terminal and the second power grid via the at least one second terminal to the electric machine.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a drive train for a vehicle in
  • Fig. 2 is a circuit diagram of the drive train according to a first
  • Fig. 3 is a circuit diagram of the drive train according to a second
  • 4a-f are each a schematic representation of the two-voltage position E machine in different modes.
  • FIG. 1 shows, in a schematic and perspective side view, a drive train as a whole designated 10 for a vehicle designed as a hybrid vehicle.
  • the powertrain 10 is shown in FIG. 1 with reference to a dashed line and includes a generally designated 12 dual-clutch transmission with a first partial transmission 14 and a second partial transmission 16. From Fig. 1 is particularly well seen that the dual-clutch transmission 12, a first input shaft 18 of the the first sub-transmission 14 and a hollow shaft designed as a second input shaft 20 of the second sub-transmission 16, wherein the first input shaft 18 at least partially in the second
  • the dual-clutch transmission 12 has a first output shaft 22, with which a gear 23 is rotatably connected. Furthermore, the dual-clutch transmission 12 has a second output shaft 32, with which a gear 33 is rotatably connected.
  • the powertrain 10 further includes an internal combustion engine 13, which is designed as a reciprocating internal combustion engine.
  • the internal combustion engine 13 is for example part of the drive train 10 and serves to drive the vehicle.
  • the internal combustion engine 13 is coupled via a torsion damper 15 to an input element 17 of a starting element in the form of a double clutch 19 of the dual-clutch transmission 12.
  • the dual clutch 19 comprises a first clutch K1 assigned to the first partial transmission 14 and a second partial transmission 16 associated, second clutch K2, which are formed for example as disconnect couplings.
  • the clutches K1 and K2 are optionally apparent and closable, so that in a traction mode of the internal combustion engine 13, the first input shaft 18 is driven via the first clutch K1 of the internal combustion engine 13, when the first clutch K1 is closed and the second clutch K2 is opened, wherein the second input shaft 20 is not driven by the internal combustion engine 13 via the second clutch K2.
  • the first clutch K1 is open to traction operation of the internal combustion engine 13 and the second clutch K2 is closed, the second input shaft 20 is driven by the internal combustion engine via the second clutch K2 while the first input shaft 18 is not driven by the internal combustion engine 13 via the clutch K1 becomes.
  • Internal combustion engine 13 is driven by the wheels of the moving and therefore along a roadway rolling vehicle via the dual-clutch transmission 12.
  • the first partial transmission 14 has a plurality of gear wheels in the form of loose wheels 1,
  • Output shaft 22 is a gear 24 rotatably connected, which is coupled via a shift sleeve 28 optionally with the idler gear 3 or 7.
  • a gear 26 is rotatably connected, which is coupled via a shift sleeve 30 optionally with the idler gear 1 or 5.
  • the second partial transmission 16 has a plurality of gear wheels in the form of loose wheels 2,
  • Output shaft 22 is a gear 34 rotatably connected, which is coupled via a shift sleeve 38 with the idler gear 6.
  • a gear 36 is rotatably connected, which via a shift sleeve 40 optionally with the idler gear 2 or 4th can be coupled.
  • a shift sleeve 41 is provided by means of which the idler gear R is rotatably coupled to the idler gear 3.
  • the output shaft 32 is rotatably connected to a parking lock gear P.
  • the output shafts 22 and 32 are via the gears 23 and 33 with a
  • Output element coupled in the form of a gear 42, via which, for example, via the respective output shafts 22 and 32 provided torques can be introduced into a not shown in Fig. 1 differential gear, so that the wheels of the vehicle via the differential gear and - depending on the gear of the
  • Doppelkupplungsgetriebes 12 - are driven via the output shaft 22 or the output shaft 32.
  • the dual-clutch transmission 12 has seven shiftable forward gears and one reverse gear.
  • the idler gear 1 is rotatably coupled via the shift sleeve 30 with the output shaft 32.
  • the idler gear 2 is coupled via the shift sleeve 40 with the output shaft 32.
  • the idler gear 3 is coupled via the shift sleeve 28 with the output shaft 22.
  • the idler gear 4 is coupled via the shift sleeve 40 with the output shaft 32.
  • the idler gear 5 via the shift sleeve 30 with the
  • a parking brake of the dual clutch transmission 12 can be realized, so that the vehicle can be secured against unwanted Wegroilen for example on a slope.
  • the drive train 10 furthermore has an electric machine 46, which-as will be explained below-is embodied as a two-voltage electric motor.
  • the electric machine 46 is in the radial direction of the partial transmission 14, 16, that is in the radial direction of
  • the electric machine 46 has a rotor 48, which can be partially seen in FIG. 1, which is mounted about an axis of rotation relative to a rotor 48
  • Housing 50 of the electric machine 46 is rotatable.
  • the rotor 48 is at least partially disposed in the housing 50 and has a shaft 52 which is led out of the housing 50.
  • the shaft 52 is rotatably connected to a gear 54.
  • the gear 54 meshes with the idler gear 3 in the present case.
  • gear 54 meshes with one with a simple gear, which in turn having a two teeth
  • Double gear meshes The simple gear meshes with a first of the
  • the electric machine 46 that can be operated in an engine mode and a generator mode is coupled to the first partial transmission 14.
  • the first partial transmission 14 can be driven by the latter during engine operation of the electric machine 46.
  • the electric machine 46 can be driven via the first partial transmission 14.
  • the electric machine 46 is, for example, a starter generator (SGR), by means of which the internal combustion engine 13 in the engine operation of the electric machine 46 via the first partial transmission 14 and thus via the dual-clutch transmission 12 started, that is, can be started. Furthermore, the representation of a boost function is possible, in which the wheels are driven by the internal combustion engine 13 and in addition by the electric machine 46 in its engine operation.
  • SGR starter generator
  • a power flow is illustrated by directional arrows when the third gear is engaged and the electric machine 46 is operated in its engine operation.
  • Internal combustion engine 13 is supported in their operation and the wheels are driven by both the internal combustion engine 13 and supportive means of the electric machine 46.
  • a power provided in boost mode by the internal combustion engine 3 and a power provided by the electric machine 46 in the boost mode are transmitted to the wheels via the gear 23, so that, for example, the vehicle can be accelerated particularly strongly.
  • the lateral arrangement of the electric machine 46, the space requirement of the drive train 10 can be kept low, so that the electric machine 46 can be formed in a particularly simple and advantageous manner as a two-voltage electric motor.
  • the dual-clutch transmission 12 and the electric machine 46 are accommodated, for example, in a common housing, so that the drive train 10 has a particularly compact construction.
  • a power electronics is provided, which is electrically connected to the electric machine 46 and attached directly to the electric machine 46.
  • the gear 54 is arranged in the axial direction between the electric machine 46 and the power electronics.
  • the power electronics are preferably coaxial with the electric machine 46
  • the power electronics is so directly attached to the electric machine 46, that the power electronics is bolted to the electric machine 46.
  • a coaxial with the electric machine 46 extending screw is preferably provided.
  • the electrical contact between the electric machine 46 and the power electronics, the screw and the shaft 52 and the axis of rotation about which the rotor 48 is rotatable, at least in Are substantially parallel and preferably coaxial with each other or rectified.
  • FIG. 2 a circuit diagram of the drive train 10 according to a first embodiment
  • FIG. 3 a circuit diagram of the powertrain 10 according to FIG a second embodiment shows.
  • the vehicle has a first electrical circuit or a first power grid 68 which is operated with a first electrical voltage of, for example, at least substantially 12 V (12 V).
  • the vehicle has a second electrical circuit or a second power grid 70, which is operated with a second voltage of for example 48 volts. This means that the second electrical voltage is greater than the first electrical voltage.
  • the electrical machine 46 now has at least one first connection 72, via which the electrical machine 46 is electrically connected to the first power supply 68.
  • the electric machine 46 has at least one second connection 74, via which the electrical machine 46 is electrically connected to the second power network 70.
  • the electric machine 46 is via a rectifier device 76 (AC-DC converter), which
  • the electric machine 46 is preferably part of the power electronics, electrically connected to the power grid 68 and the power grid 70.
  • the electric machine 46 is thus, for example, in its generator mode with electric power with 12 volts from the power grid 68 and alternatively or additionally supplied with electrical power at 48 volts from the power grid 70. Further, for example, in its engine operation, the electric machine 46 may provide a voltage of 12 volts across its first terminal 72 and, thus, feed electrical power into the grid 68. Accordingly, the electric machine 46 may provide 48 volts of electrical power via its second terminal 74 and, accordingly, inject electrical power into the power grid 70.
  • the electric machine 46 is designed, for example, as a multi-phase electric machine which has at least one first connection 72 associated with the first winding 78 for operation with 12 volts and at least one winding 74 associated with the second connection 74 for operation with 48 volts.
  • a first battery 82 is arranged with an electrical voltage of 12 volts, wherein the first battery 82 is formed for example as a lead battery (Pb battery).
  • at least one electrical load 84 is arranged in the power grid 68, which can be supplied via the first power grid 68 with electric current with a voltage of 12 volts.
  • a second battery 86 is arranged with a voltage of 48 volts, wherein the second battery 86 may be formed, for example, as a lithium-ion battery. Further, in the second power grid 70 at least one consumer 88 is arranged, which can be supplied via the power grid 70 with electric power at 48 volts.
  • the first embodiment is a
  • DC converter 90 (DC-DC converter) is provided, via which the
  • Power grids 68 and 70 are electrically connected together.
  • the DC-DC converter 90 has an electrical power of 3 kilowatts.
  • the electric machine 46 is formed as a two-time three-phase voltage-E machine and thus directly connected via the terminals 72, 74 with two power grids 68, 70, the electrical power of the DC-DC converter 90 can be kept particularly low.
  • the power grids 68 and 70 are not arranged or connected in series with each other, but the power grids 68 and 70 are arranged parallel to each other or designed and each directly via the terminals 72 and 74 to the electrical Machine 46 connected.
  • both a generator operation with 12 volts and 48 volts and a motor operation with 12 volts and 48 volts of the electric machine 46 can be displayed.
  • DC-DC converter 90 is not provided. That is, in the second embodiment, the power grids 68 and 70 are not electrically connected to each other via a DC-DC converter. Also in the second embodiment, the electric machine 46 is configured as a two-phase, three-phase, two-voltage electric machine and is operable in both 2 volt and 48 volt generator mode and 12 volt and 48 volt motor mode ,
  • FIGS. 4a-f Different operating modes of the electric machine 46 or of the drive train 10 are illustrated on the basis of FIGS. 4a-f, respective main operating modes being shown with reference to FIGS. 4a and 4b.
  • the different levels of electrical voltages of the power grids 68, 70 are also referred to as voltage levels.
  • 4a shows a first main operating mode in which the dual-clutch transmission 12 provides a torque M via the first partial transmission 14, so that a power flow illustrated by a directional arrow 92 from the dual-clutch transmission 12 is present in the direction of the electric machine 46.
  • the electric machine 46 In the first main mode, the electric machine 46 is in the first voltage, that is with respect to the first electric voltage of 12 volts and / or with respect to the second
  • Voltage levels is adjustable.
  • the battery 82 and / or the battery 86 is supplied with electrical power and thereby charged, the electric current being provided by the electric machine 46 via the first voltage position or the first connection 72 and / or via the second voltage position or the second connection 74 becomes.
  • the electric machine 46 is designed, for example, as a starter generator with a total of six phases and is used in particular for realizing an automatic start-stop function in order to automatically reactivate the internal combustion engine 13 after automatic deactivation.
  • three of the six phases of the first voltage level or the first terminal 72 and the other three of the six phases of the second voltage level or the second terminal 74 are assigned.
  • FIG. 4 b shows a second main operating mode, in which the electric machine 46 with respect to its first voltage position and / or with respect to its second
  • the boost function described above is provided, for example, via the first voltage position and / or the second voltage position, wherein a torque control for both
  • Double clutch transmission 12 is present, so that now the electric machine 46 provides a torque which receives the dual-clutch transmission 12.
  • the electric machine 46 is via its first voltage position or its first terminal 72 or via its second
  • the voltage levels are also used as machine parts of the electric machine 46th EP2015 / 001460
  • FIG. 4a-f Tension layers or machine parts are provided in FIG. 4a-f for the electrical machine 46 two reference numerals 46, wherein the respective, left
  • Reference numeral 46 denotes the first voltage position (12 volts) and the right-hand reference numeral 46 denotes the second voltage position (48 volts).
  • FIG. 4 c shows an operating mode in which a so-called mechanical transfer takes place from the battery 82 to the battery 86.
  • This reloading is referred to as mechanical reloading, since the dual-clutch transmission 12 or the idler gear 3 rotates.
  • the electric machine 46 is operated at its first voltage level (12 volts) in motor mode while the electric machine 46 is operated in generator mode with respect to its second voltage level (48 volts).
  • Electric current is drawn from the battery 82, by means of which the electric machine 46 is operated via its first voltage position during engine operation.
  • Motor operation of the first voltage level is used to operate the electric machine 46 via its second voltage position in generator mode, so that the electric machine 46 can provide electrical current via its second terminal 74, which is fed into the battery 86.
  • FIG. 4 d shows an operating mode in which mechanical reloading, but now from the battery 86 to the battery 82 takes place.
  • electric current stored therein is dissipated from the battery 86 and used for motor operation of the second voltage level.
  • the motor operation of the second voltage layer is used for the generator operation of the first voltage layer in order to provide, by means of the first voltage line or via the first terminal 74, electrical current which is fed into the battery 82.
  • the dual-clutch transmission 12, in particular the idler gear 3 has a speed of greater than zero.
  • FIG. 4e shows an electrical transfer from the battery 82 to the battery 86, wherein the dual-clutch transmission 12 may have a speed of 0 or greater than 0.
  • electric power is transferred from the battery 82 to the battery 86 transhipped, but without driving the idler gear 3, as it is intended in the mechanical reload to drive or have to drive.
  • Fig. 4f the electrical transfer takes place, but now from the battery 86 to the battery 82, wherein the idler gear 3 has a speed of 0 or may have.
  • the described mechanical reloading can be realized, for example, in the first embodiment and in the second embodiment. Said electrical reloading is preferably realizable in the second embodiment shown in FIG.

Abstract

The invention relates to a drive train (10) for a vehicle, in particular a hybrid vehicle, comprising a double clutch transmission (12) having two sub-transmissions (14, 16), and at least one electrical machine (46) which is arranged laterally and axially parallel in relation to the sub-transmissions (14, 16) and which can be operated in an engine mode and a generator mode. According to the invention, the electrical machine (46) is coupled to one of the sub-transmissions (14, 16) and has at least a first connection (72), by which the electrical machine (46) can be electrically connected to a first power network (68) of the vehicle, which can be operated with a first electrical voltage, and at least a second connection (74), by which the electrical machine (46) can be electrically connected to a second power network (70) of the vehicle, which can be operated with a second electrical voltage that is higher than the first electrical voltage.

Description

Daimler AG  Daimler AG
Antriebsstrang für ein Fahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug Drive train for a vehicle, in particular a hybrid vehicle
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug, insbesondere ein The invention relates to a drive train for a vehicle, in particular a
Hybridfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Hybrid vehicle, according to the preamble of claim 1.
Ein solcher Antriebsstrang für ein Fahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug, ist aus der DE102004050757A1 bekannt. Der Antriebsstrang umfasst ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Teilgetrieben. Darüber hinaus weist der Antriebsstrang eine elektrische Such a drive train for a vehicle, in particular a hybrid vehicle, is known from DE102004050757A1. The powertrain includes a dual-clutch transmission with two partial transmissions. In addition, the powertrain has an electrical
Maschine auf, welche in einem Motorbetrieb und einem Generatorbetrieb betreibbar und mit einem der Teilgetriebe gekoppelt ist. Dies bedeutet, dass die elektrische Maschine in ihrem Generatorbetrieb über das eine Teilgetriebe und somit über das An engine operable in an engine operation and a generator operation and coupled to one of the sub-transmissions. This means that the electric machine in its generator mode via the one partial transmission and thus over the
Doppelkupplungsgetriebe antreibbar ist, so dass beispielsweise von dem Dual clutch transmission is driven, so that for example from the
Doppelkupplungsgetriebe über das eine Teilgetriebe bereitgestellte mechanische Energie mittels der elektrischen Maschine in elektrische Energie umwandelbar ist. Double clutch transmission via which a partial transmission provided mechanical energy by means of the electric machine is converted into electrical energy.
Im Motorbetrieb der elektrischen Maschine hingegen ist das eine Teilgetriebe von der elektrischen Maschine antreibbar, so dass beispielsweise eine mit dem In the engine operation of the electric machine, however, a partial transmission of the electric machine is driven, so that for example one with the
Doppelkupplungsgetriebe gekoppelte Verbrennungskraftmaschine über das eine Dual-clutch transmission coupled internal combustion engine over the one
Teilgetriebe von der elektrischen Maschine in deren Motorbetrieb antreibbar ist. Partial gear can be driven by the electric machine in the engine operation.
Um den Bauraumbedarf des Antriebsstrangs gering zu halten, ist die elektrische To keep the space requirement of the powertrain low, is the electric
Maschine seitlich der Teilgetriebe und achsparallel zu diesen angeordnet. Dies bedeutet, dass eine Drehachse, um welche ein Rotor der elektrischen Maschine drehbar ist, zumindest im Wesentlichen parallel zu jeweiligen Drehachsen verläuft, um welche jeweilige Wellen der Teilgetriebe drehbar sind. Auf diesen Wellen der Teilgetriebe sind beispielsweise Losräder angeordnet, die jeweiligen, schaltbaren Gängen des Machine laterally of the partial transmission and arranged axially parallel to these. This means that an axis of rotation about which a rotor of the electric machine is rotatable extends at least substantially parallel to respective axes of rotation about which respective shafts of the partial transmissions are rotatable. On these shafts of the partial transmission, for example, idler gears are arranged, the respective, switchable gears of
Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet sind. Dual clutch transmission are assigned.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Antriebsstrang der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem sich ein besonders effizienter und somit energieverbrauchsarmer Betrieb des Antriebsstrangs und somit des Fahrzeugs realisieren lässt. Object of the present invention is to provide a drive train of the type mentioned, by means of which a particularly efficient and thus Low-energy operation of the powertrain and thus the vehicle can be realized.
Diese Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved by a drive train having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
Um einen Antriebsstrang der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, mittels welchem sich ein besonders effizienter und somit To provide a drive train specified in the preamble of claim 1 species, by means of which a particularly efficient and thus
energieverbrauchsarmer Betrieb realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die elektrische Maschine wenigstens einen ersten Anschluss, über welchen die elektrische Maschine mit einem mit einer ersten elektrischen Spannung betreibbaren ersten Stromnetz des Fahrzeugs elektrisch verbindbar ist, und wenigstens einen zweiten Anschluss aufweist, über welchen die elektrische Maschine mit einem mit einer gegenüber der ersten elektrischen Spannung höheren zweiten elektrischen Spannung betreibbaren zweiten Stromnetz des Fahrzeugs elektrisch verbindbar ist. Mit anderen Worten ist die elektrische Maschine als eine mehrphasige elektrische Maschine ausgebildet, welche beispielsweise wenigstens eine dem ersten Anschluss und somit dem ersten Stromnetz zugeordnete erste Wicklung für den Betrieb mit der ersten elektrischen Spannung und wenigstens eine dem zweiten Anschluss und somit dem zweiten Stromnetz zugeordnete zweite Wicklung für den Betrieb mit der zweiten elektrischen Spannung aufweist. low-energy operation can be realized, it is provided according to the invention that the electric machine has at least one first connection, via which the electric machine with a first electrical network operable first power network of the vehicle is electrically connected, and at least one second terminal, via which the electric machine with an operable with a relation to the first electrical voltage higher second electrical voltage operable second power network of the vehicle is electrically connected. In other words, the electric machine is designed as a multi-phase electric machine which, for example, at least one associated with the first terminal and thus the first power grid first winding for operation with the first electrical voltage and at least one second terminal and thus the second power network associated second Winding for operation with the second electrical voltage.
Dabei ist die erste Wicklung über den ersten Anschluss mit dem ersten elektrischen Stromnetz verbindbar, wobei die zweite Wicklung über den zweiten Anschluss mit dem zweiten elektrischen Stromnetz verbindbar ist. Die elektrische Maschine kann somit beispielsweise in ihrem Generatorbetrieb über ihren ersten Anschluss beziehungsweise ihre erste Wicklung die erste elektrische Spannung bereitstellen und somit elektrischen Strom mit der ersten elektrischen Spannung in das erste Stromnetz einspeisen. Ferner kann die elektrische Maschine beispielsweise in ihrem Generatorbetrieb über ihren zweiten Anschluss beziehungsweise ihre zweite Wicklung die gegenüber der ersten elektrischen Spannung größere zweite elektrische Spannung bereitstellen und somit elektrischen Strom mit der zweiten elektrischen Spannung in das zweite Stromnetz einspeisen. Außerdem ist es möglich, die elektrische Maschine beispielsweise in ihrem Motorbetrieb über das erste Stromnetz und somit über den ersten Anschluss mit elektrischem Strom mit der ersten Spannung zu versorgen. Des Weiteren ist es möglich, die elektrische Maschine in ihrem Motorbetrieb über das zweite Stromnetz mit elektrischem Strom mit der zweiten elektrischen Spannung zu versorgen. Die Stromnetze können somit über die Anschlüsse der elektrischen Maschine parallel zueinander an die elektrische Maschine angeschlossen werden. In this case, the first winding can be connected via the first connection to the first electrical power network, wherein the second winding can be connected via the second connection to the second electrical power system. Thus, for example, in its generator mode, the electrical machine can provide the first electrical voltage via its first connection or its first winding, and thus feed electrical current with the first electrical voltage into the first power network. Furthermore, the electric machine can, for example, in its generator mode via its second terminal or its second winding provide the second electrical voltage greater than the first electrical voltage and thus feed electrical current with the second electrical voltage in the second power grid. In addition, it is possible to supply the electrical machine, for example, in its engine operation via the first power grid and thus via the first terminal with electrical current to the first voltage. Furthermore, it is possible to use the electric machine in its engine operation via the second power grid supply electrical current with the second electrical voltage. The power grids can thus be connected via the terminals of the electric machine parallel to each other to the electric machine.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass bei herkömmlichen Antriebssträngen für Hybridfahrzeuge zwei mit unterschiedlich hohen elektrischen Spannungen betreibbare Stromnetze vorgesehen sind, welche seriell zueinander geschaltet beziehungsweise angeordnet und über einen Wandler wie beispielsweise einen Gleichstromwandler (DC- DC-Wandler) elektrisch miteinander gekoppelt sind. Eines dieser Stromnetze ist an die elektrische Maschine angeschlossen, so dass das andere der Stromnetze über den Gieichsiromwandier und das eine Stromnetz mit der elektrischen Maschine gekoppelt ist, wobei also das andere Stromnetz nicht direkt an die elektrische Maschine angeschlossen ist. Dies ist herkömmlicherweise vorgesehen, da die elektrische Maschine üblicherweise lediglich für den Betrieb mit der elektrischen Spannung des einen Stromnetzes ausgelegt ist. The invention is based on the idea that in conventional powertrains for hybrid vehicles two operable with different electrical voltages power networks are provided, which are connected to each other or arranged in series and electrically coupled to each other via a converter such as a DC-DC converter (DC-DC converter). One of these power grids is connected to the electric machine, so that the other of the power grids is coupled via the Gieichsiromwandier and a power grid with the electric machine, so that the other power grid is not directly connected to the electric machine. This is conventionally provided since the electrical machine is usually designed only for operation with the electrical voltage of a power grid.
Erfindungsgemäß ist nun die elektrische Maschine sowohl für den Betrieb mit der ersten elektrischen Spannung als auch für den Betrieb mit der zweiten elektrischen Spannung ausgelegt, so dass beide Stromnetze parallel zueinander angeordnet und jeweils direkt an die elektrische Maschine angeschlossen werden können. Somit ist es nicht erforderlich, die Stromnetze seriell zueinander anzuordnen und über einen Wandler wie beispielsweise einem Gleichstromwandler miteinander zu koppeln, so dass also im Vergleich zu herkömmlichen Antriebssträngen beispielsweise ein Gleichstromwandler entfallen kann. Alternativ dazu ist es möglich, die elektrischen Stromnetze über einen Wandler wie beispielsweise einen Gleichstromwandler elektrisch miteinander zu verbinden, wobei dieser Gleichstromwandler eine wesentlich geringere Leistung aufweisen kann als bei herkömmlichen Antriebssträngen vorgesehene According to the invention, the electrical machine is designed both for operation with the first electrical voltage and for operation with the second electrical voltage, so that both power grids can be arranged parallel to one another and in each case can be connected directly to the electric machine. Thus, it is not necessary to arrange the power grids in series with each other and to couple with each other via a converter such as a DC-DC converter so that, for example, a DC-DC converter can be omitted compared to conventional drive trains. Alternatively, it is possible to electrically connect the electric power grids to each other via a converter such as a DC-DC converter, which DC-DC converter may have a much lower power than that provided by conventional powertrains
Gleichstromwandler. In der Folge können der erfindungsgemäße Antriebsstrang und somit das beispielsweise als Hybridfahrzeug ausgebildete Fahrzeug besonders effizient und somit energieverbrauchsarm betrieben werden, da sich im Vergleich zu DC converter. As a result, the drive train according to the invention, and thus the vehicle designed, for example, as a hybrid vehicle, can be operated particularly efficiently and thus with low energy consumption, since, in comparison to
herkömmlichen Antriebssträngen eine Verbesserung von Funktionalitäten wie conventional powertrains improve functionality such as
beispielsweise eine verbesserte Rekuperation von Energie und eine verbesserte Boost- Funktionalität darstellen lassen. For example, can represent an improved recuperation of energy and improved boost functionality.
Unter der Rekuperation von Energie ist zu verstehen, dass mittels der elektrischen Maschine in ihrem Generatorbetrieb mechanische Energie, welche von dem einen Teilgetriebe bereitgestellt wird, in elektrische Energie umgewandelt wird. Die mechanische Energie wird von dem einen Teilgetriebe beispielsweise dadurch Under the recuperation of energy is to be understood that by means of the electric machine in its generator mode mechanical energy, which is provided by the one partial transmission, is converted into electrical energy. The Mechanical energy is by the one partial transmission, for example by
bereitgestellt, dass das eine Teilgetriebe über Räder des sich bewegenden und somit auf einer Fahrbahn abrollenden Fahrzeugs angetrieben wird, so dass also kinetische Energie des Fahrzeugs über das eine Teilgetriebe und die elektrische Maschine in deren provided that the one partial transmission is driven by wheels of the moving and thus rolling on a road vehicle, so that so kinetic energy of the vehicle via the one partial transmission and the electric machine in the
Generatorbetrieb in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Generator operation can be converted into electrical energy.
Ist das Fahrzeug beispielsweise als Hybridfahrzeug ausgebildet, so weist das Fahrzeug, insbesondere der Antriebsstrang, eine beispielsweise als Hubkolben- Verbrennungsmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Fahrzeugs auf. Die Verbrennungskraftmaschine ist dabei, beispielsweise über ein Anfahrelement wie beispielsweise eine Dcppelkupplung des Doppeikuppiungsgetriebes mit diesem koppelbar, so dass Räder des Fahrzeugs über das Doppelkupplungsgetriebe von der Verbrennungskraftmaschine in einem Zugbetrieb dieser antreibbar sind. If the vehicle is embodied, for example, as a hybrid vehicle, then the vehicle, in particular the drive train, has an internal combustion engine, for example designed as a reciprocating internal combustion engine, for driving the vehicle. The internal combustion engine is thereby, for example via a starting element such as a Dcppelkupplung the Doppeikuppiungsgetriebes coupled with this, so that the wheels of the vehicle on the dual clutch transmission of the internal combustion engine in a traction operation are driven by this.
Umgekehrt ist die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise in einem Schubbetrieb dieser über das Doppelkupplungsgetriebe von den Rädern des sich bewegenden Conversely, the internal combustion engine, for example, in a pushing operation of this over the dual-clutch transmission of the wheels of the moving
Fahrzeugs antreibbar. Bei der zuvor genannten Boost-Funktion, welche auch als Boost- Betrieb oder Boost bezeichnet wird, wird der durch die Verbrennungskraftmaschine bewirkte Antrieb der Räder, das heißt der Zugbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, durch die elektrische Maschine in deren Motorbetrieb unterstützt. Mit anderen Worten wird im Boost-Betrieb die Verbrennungskraftmaschine in ihrem Zugbetrieb unterstützt, so dass beispielsweise das Fahrzeug durch die Verbrennungskraftmaschine und Drivable vehicle. In the aforementioned boost function, which is also referred to as boost operation or boost, the drive of the wheels caused by the internal combustion engine, that is to say the traction operation of the internal combustion engine, is assisted by the electric machine in its engine operation. In other words, the internal combustion engine is supported in its train operation in boost mode, so that, for example, the vehicle by the internal combustion engine and
unterstützend durch die elektrische Maschine besonders stark beschleunigt werden kann. Durch die zuvor beschriebene Ausgestaltung der elektrischen Maschine als mehrphasige elektrische Maschine lassen sich solche Funktionalitäten besonders vorteilhaft darstellen, so dass sich ein besonders kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der supportive can be accelerated particularly strong by the electric machine. By the above-described embodiment of the electric machine as a multi-phase electric machine, such functionalities can be particularly advantageous, so that a particularly fuel-efficient operation of the
Verbrennungskraftmaschine mit nur geringen C02-Emissionen realisieren lässt. Internal combustion engine with only low C0 2 emissions can be realized.
Die für den Betrieb mit den unterschiedlich hohen elektrischen Spannungen ausgelegte elektrische Maschine wird auch als Zwei-Spannungslagen-E-Maschine (E-Maschine - elektrische Maschine) bezeichnet, da die zwei unterschiedlich hohen elektrischen The designed for the operation with different levels of electrical voltage electrical machine is also referred to as two-voltage electric motor (E machine - electric machine), since the two different levels of electrical
Spannungen auch als Spannungslagen bezeichnet werden. Im Vergleich zu Voltages can also be referred to as voltage levels. Compared to
herkömmlichen Antriebssträngen lässt sich durch den Einsatz der Zwei-Spannungslagen- E-Maschine eine höhere Leistung des ersten Stromnetzes realisieren, so dass über das erste Stromnetz entsprechende Verbraucher des Fahrzeugs besonders gut mit elektrischem Strom versorgt werden können. Hierdurch lassen sich besonders conventional powertrains can be realized by using the two-voltage electric motor, a higher power of the first power grid, so that over the first power network corresponding consumers of the vehicle can be very well supplied with electric power. This makes it especially
vorteilhafte Funktionalitäten realisieren. Ferner ist es möglich, durch den Entfall des Gleichstromwandlers oder durch den Einsatz eines Gleichstromwandlers mit nur geringer Leistung die Komplexität und die Kosten des Antriebsstrangs besonders gering zu halten. Darüber hinaus ist auch ein Notlauf des Antriebsstrangs auf einfache Weise darstellbar. Fällt beispielsweise eines der Stromnetze aus, so kann ein Betrieb über das andere der Stromnetze ohne weiteres sichergestellt werden. implement advantageous functionalities. Furthermore, it is possible by the elimination of the DC-DC converter or by the use of a DC-DC converter with only a small amount Performance to keep the complexity and the cost of the powertrain particularly low. In addition, an emergency operation of the drive train can be displayed in a simple manner. If, for example, one of the power grids fails, operation via the other of the power grids can be readily ensured.
Da die elektrische Maschine bei dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang nicht an der Verbrennungskraftmaschine, sondern an einer davon unterschiedlichen Stelle im Since the electric machine in the drive train according to the invention not on the internal combustion engine, but at a different location in the
Antriebsstrang, nämlich am Doppelkupplungsgetriebe, angebunden ist, kann im Vergleich zur Anbindung der elektrischen Maschine an der Verbrennungskraftmaschine ein größerer Bauraum realisiert werden. Dieser Bauraum kann besonders vorteilhaft für elektrische Komponenten wie beispielsweise eine Leisiungseiektronik und/oder elektrische Leitungen genutzt werden, so dass beispielsweise entsprechende Zielwerte für jeweilige Leistungen der Stromnetze sicher erreicht werden können. Die seitliche Anordnung der elektrischen Maschine wird auch als Side-by-Side-Anordnung (sbs- Anordnung) bezeichnet und ermöglicht die Darstellung eines besonders großen Drive train, namely the dual-clutch transmission, is connected, compared to the connection of the electric machine to the internal combustion engine, a larger space can be realized. This space can be used particularly advantageously for electrical components such as a Leisiungseiektronik and / or electrical lines, so that, for example, corresponding target values for each power of the power grids can be achieved safely. The lateral arrangement of the electric machine is also referred to as a side-by-side arrangement (sbs arrangement) and allows the representation of a particularly large
Bauraums. Installation space.
Vorzugsweise ist die erste elektrische Spannung 12 Volt. Das erste Stromnetz ist somit als herkömmliches 12-Volt-Bordnetz ausgebildet, über welches sich herkömmliche elektrische Verbraucher mit elektrischem Strom versorgen lassen. Dementsprechend ist die zweite elektrische Spannung größer als 12 Volt, wobei die zweite elektrische Preferably, the first electrical voltage is 12 volts. The first power grid is thus designed as a conventional 12-volt electrical system, via which can be supplied with electrical current conventional electrical consumers. Accordingly, the second electrical voltage is greater than 12 volts, wherein the second electrical
Spannung vorzugsweise 48 Volt beträgt. Das zweite Stromnetz ist somit vorzugsweise als 48-Volt-Bordnetz ausgebildet, über welches leistungsstarke elektrische Komponenten wie beispielsweise die elektrische Maschine besonders vorteilhaft betrieben werden können. Voltage is preferably 48 volts. The second power grid is thus preferably designed as a 48-volt electrical system, via which powerful electrical components such as the electric machine can be operated particularly advantageous.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn eine mit der elektrischen Maschine elektrisch verbundene Leistungselektronik vorgesehen ist, welche direkt an der elektrischen Maschine befestigt ist. Das Doppelkupplungsgetriebe, die elektrische It has proven to be particularly advantageous if a power electronics unit that is electrically connected to the electrical machine is provided, which is fastened directly to the electrical machine. The dual-clutch transmission, the electric
Maschine und die Leistungselektronik stellen somit einen Bauteilverbund oder ein Machine and the power electronics thus make a composite or a component
Aggregat dar, dessen Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden kann. Aggregate, the space requirement can be kept very low.
Insbesondere kann die Anbindung der Leistungselektronik auf besonders einfache, bauraum- und gewichtsgünstige Weise realisiert werden. Durch die direkte Anbindung der Leistungselektronik an die elektrische Maschine können Direktkontakte zwischen der elektrischen Maschine und der Leistungselektronik realisiert werden, so dass In particular, the connection of the power electronics can be realized in a particularly simple, space-and weight-favorable manner. Due to the direct connection of the power electronics to the electric machine direct contacts between the electric machine and the power electronics can be realized, so that
üblicherweise für einen Hochvolt-Bereich eines Hybridfahrzeugs vorgeschriebene Usually prescribed for a high-voltage range of a hybrid vehicle
Sicherheitsvorkehrungen vermieden werden können, da auf der Wechselstromseite (AC- Seite) die Grenzspannung von Niedervolt zu Hochvolt bei 30 Volt und nicht - wie auf der Gleichstromseite (DC-Seite) - bei 60 Volt liegt. Safety precautions can be avoided because on the AC side (AC Page) is the threshold voltage of low voltage to high voltage at 30 volts and not - as on the DC side (DC side) - at 60 volts.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Leistungselektronik koaxial zur elektrischen Maschine angeordnet ist. Hierdurch lässt sich eine besonders vorteilhafte und insbesondere platzsparende sowie einfache Verbindung und elektrische Kontaktierung der Leistungselektronik mit der elektrischen Maschine realisieren. Another embodiment is characterized in that the power electronics are arranged coaxially with the electrical machine. This makes it possible to realize a particularly advantageous and in particular space-saving and simple connection and electrical contacting of the power electronics with the electric machine.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die elektrische Maschine in axialer Richtung, insbesondere in koaxialer Richtung, mit der In a further embodiment of the invention, it is provided that the electrical machine in the axial direction, in particular in the coaxial direction, with the
Leistungselektronik elektrisch kontaktiert ist. Dies bedeutet, dass die elektrische Power electronics is contacted electrically. This means that the electric
Kontaktierung parallel zu einer Drehachse eines Rotors der elektrischen Maschine verläuft, wobei der Rotor um die Drehachse beispielsweise relativ zu einem Gehäuse der elektrischen Maschine drehbar ist. Dadurch kann die Leistungselektronik beispielsweise mit der elektrischen Maschine elektrisch verbunden werden, wenn die Leistungselektronik an die elektrische Maschine angebaut wird. Mit anderen Worten kann dadurch realisiert werden, dass die elektrische Verbindung gleichzeitig mit der Befestigung der Contacting runs parallel to a rotational axis of a rotor of the electric machine, wherein the rotor is rotatable about the axis of rotation, for example relative to a housing of the electric machine. As a result, the power electronics can be electrically connected to the electric machine, for example, if the power electronics are attached to the electric machine. In other words, it can be realized that the electrical connection simultaneously with the attachment of the
Leistungselektronik an der elektrischen Maschine einhergeht. Power electronics associated with the electric machine.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die elektrische Maschine in axialer Richtung, insbesondere in koaxialer Richtung, mit der Leistungselektronik verschraubt. Mit anderen Worten ist zur Befestigung der Leistungselektronik an der elektrischen Maschine wenigstens eine Schraube vorgesehen, welche sich parallel zur Drehachse des Rotors erstreckt. Dadurch ist ein besonders bauraumgünstiger und einfach herzustellender Aufbau darstellbar, bei welchem vorzugsweise die elektrische Kontaktierung der Leistungselektronik mit der elektrischen Maschine, die Verschraubung der Leistungselektronik mit der elektrischen Maschine und die Drehachse des Rotors gleichgerichtet sind, das heißt zumindest im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. In a further advantageous embodiment of the invention, the electric machine is screwed in the axial direction, in particular in the coaxial direction, with the power electronics. In other words, at least one screw is provided for fastening the power electronics to the electric machine, which extends parallel to the axis of rotation of the rotor. This is a particularly space-saving and easy to manufacture structure can be displayed, in which preferably the electrical contacting of the power electronics with the electric machine, the screwing of the power electronics with the electric machine and the axis of rotation of the rotor are rectified, that is, at least substantially parallel to each other.
Zur Realisierung eines besonders geringen Bauraumbedarfs ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass in axialer Richtung zwischen der elektrischen Maschine und der Leistungselektronik wenigstens ein Zahnrad angeordnet ist, über welches die elektrische Maschine mit dem einen Teilgetriebe gekoppelt ist. Hierdurch lässt sich insbesondere der Bauraumbedarf in radialer Richtung der elektrischen Maschine und des einen Teilgetriebes gering halten. To realize a particularly small space requirement, it is provided in a further embodiment of the invention that in the axial direction between the electric machine and the power electronics at least one gear is arranged, via which the electric machine is coupled to the one partial transmission. As a result, in particular the space requirement in the radial direction of the electric machine and a partial transmission can be kept low.
Das Zahnrad füllt nicht vollständig den zylindrischen Bauraum zwischen The gear does not completely fill the cylindrical space between
Leistungselektronik und elektrischer Maschine aus, wodurch die vorstehend Power electronics and electrical machine, making the above
beschriebenen Direktkontakte zwischen der elektrischen Maschine und der Leistungselektronik ebenfalls in diesem zylindrischen Bauraum untergebracht werden können. Weiter kann dieser Bauraum auch für einen Lagegeber der elektrischen described direct contacts between the electric machine and the Power electronics can also be accommodated in this cylindrical space. Next, this space for a position sensor of the electrical
Maschine verwendet werden, so dass vorteilhaft kein zusätzlicher Bauraumbedarf für den Lagegeber entsteht. Machine can be used, so that advantageously no additional space required for the position encoder.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die elektrische Maschine als vormontierbares Modulteil ausgebildet ist, welches an das Doppelkupplungsgetriebe angebunden ist. Mit anderen Worten ist die elektrische Maschine als Unter-Baueinheit, das heißt als sogenanntes Sub-Assembly, ausgebildet, wobei dieses Modulteil für sich betrachtet bereits vollständig funktionsfähig ist. Dies bedeutet, dass die elektrische Maschine bereits unabhängig vom Doppelkupplungsgetriebe funktionsfähig und betreibbar ist und somit eine separate, das heißt unabhängig vom Finally, it has proven to be particularly advantageous if the electric machine is designed as a preassemblable module part, which is connected to the dual-clutch transmission. In other words, the electric machine as a sub-assembly, that is, as a so-called sub-assembly, formed, this module part considered in itself is already fully functional. This means that the electric machine is already functional and operable independent of the dual-clutch transmission and thus a separate, that is independent of
Doppelkupplungsgetriebe prüfbare Einheit darstellt. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, die noch nicht am Doppelkupplungsgetriebe angebundene elektrische Maschine mittels eines Prüfstands, insbesondere einer Prüfstandsleistungselektronik oder einer Testeinheit umfassend eine elektrische Maschine und eine Leistungselektronik, zu testen. Hat der Test ergeben, dass die an das Doppelkupplungsgetriebe anzubindende elektrische Maschine funktionsfähig ist beziehungsweise eine erwünschte Funktionalität aufweist, so kann die elektrische Maschine vom Prüfstand getrennt und als Leistungs- Paket, das heißt als sogenanntes Power-Pack, an das Doppelkupplungsgetriebe angebunden werden. Dual-clutch transmission testable unit represents. This makes it possible, for example, to test the electric machine not yet connected to the dual-clutch transmission by means of a test stand, in particular test bench power electronics or a test unit comprising an electric machine and power electronics. If the test has shown that the electrical machine to be connected to the dual-clutch transmission is functional or has desired functionality, then the electric machine can be disconnected from the test bench and connected as a power package, ie as a so-called power pack, to the dual-clutch transmission.
Die elektrische Maschine weist beispielsweise als Gehäuse einen Blechtopf auf, welcher sowohl als Gehäuse für eine Vormontage als auch Gehäuse im fertig aufgebauten Antriebsstrang dient. Der Blechtopf ist vorzugsweise dünnwandig ausgebildet und weist dabei eine Wanddicke in einem Bereich von einschließlich 3 Millimeter bis einschließlich 4 Millimeter auf, da der Blechtopf am Doppelkupplungsgetriebe, insbesondere an einem Gehäuse des Doppelkupplungsgetriebes, befestigt ist. Hierbei muss der Blechtopf keinen IP-Schutzanforderungen gerecht werden. The electrical machine has, for example, as a housing on a metal pot, which serves both as a housing for pre-assembly and housing in the finished drive train. The sheet metal pot is preferably formed thin-walled and has a wall thickness in a range of from 3 millimeters to 4 millimeters inclusive, since the sheet metal cup is attached to the dual-clutch transmission, in particular to a housing of the dual-clutch transmission. Here, the tin pot does not have to meet IP protection requirements.
Die elektrische Maschine ist beispielsweise als Asynchronmaschine ausgebildet und ist mit einer elektrischen Spannung, insbesondere Gleichspannung, von 48 Volt betreibbar. Die elektrische Maschine weist beispielsweise über eine Zeitspanne von mindestens etwa 10 Sekunden, wobei Zeitspannen bis zu etwa 20 Sekunden möglich sind, und bei 48 Volt eine Leistung von 15 Kilowatt auf. Ferner ist es möglich, dass die elektrische Maschine bei 48 Volt eine Dauerleistung in einem Bereich von einschließlich 6 Kilowatt bis einschließlich 8 Kilowatt aufweist. Die elektrische Maschine kann bei 48 Volt über eine Zeitspanne von etwa 2 Sekunden, wobei Zeitspannen bis zu 20 Sekunden möglich sind, ein Drehmoment von mehr als 45 Newtonmetern bereitstellen. The electric machine is designed for example as an asynchronous machine and is operable with an electrical voltage, in particular DC voltage, of 48 volts. For example, the electric machine has a power of 15 kilowatts over a period of at least about 10 seconds, with time periods of up to about 20 seconds being possible, and 48 volts. Further, it is possible for the electric machine to have a continuous power at 48 volts in a range of 6 kilowatts to 8 kilowatts inclusive. The electric machine can be powered at 48 volts Time span of about 2 seconds, with time periods up to 20 seconds are possible to provide a torque of more than 45 Newton meters.
Die elektrische Maschine weist beispielsweise einen Stator mit einem Außendurchmesser von circa 160 Millimetern und einer Aktivlänge von circa 70 Millimetern auf. Der Stator weist beispielsweise eine Kühlung in Form einer ölkühlung auf. Mit anderen Worten ist die elektrische Maschine, insbesondere der Stator, beispielsweise ölgekühlt. Hierdurch kann eine besonders hohe Leistungsfähigkeit auch über eine lange Zeitspane hinweg realisiert werden. Vorzugsweise weist auch der Rotor der elektrischen Maschine eine Kühlung in Form einer Ölkühlung auf. Alternativ ist es möglich, dass die elektrische Maschine als Synchronmaschine vorzugsweise mit kostengünstigen Ferrit-Magneten ausgebildet ist. Zur Realisierung eines besonders geringen Bauraumbedarfs kann jedoch die Statorkühlung entfallen. The electric machine has, for example, a stator with an outer diameter of approximately 160 millimeters and an active length of approximately 70 millimeters. The stator has, for example, cooling in the form of oil cooling. In other words, the electric machine, in particular the stator, for example, oil-cooled. As a result, a particularly high performance can be realized even over a long time span. Preferably, the rotor of the electric machine has a cooling in the form of oil cooling. Alternatively, it is possible that the electric machine is preferably designed as a synchronous machine with inexpensive ferrite magnets. To realize a particularly small space requirement, however, the stator cooling can be omitted.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrische Maschine in einer ersten Betriebsart betreibbar ist, in welcher die elektrische Maschine hinsichtlich ihrer ersten Spannungslage und des ersten Stromnetzes und hinsichtlich ihrer zweiten Spannungslage und des zweiten Stromnetzes in einem Generatorbetrieb betreibbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist die elektrische Maschine in einer zweiten Betriebsart betreibbar, in welcher die elektrische Maschine hinsichtlich ihrer ersten Spannungslage und des ersten Stromnetzes und hinsichtlich ihrer zweiten Spannungslage und des zweiten Stromnetzes in einem Motorbetrieb betreibbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist die elektrische Maschine in einer dritten Betriebsart betreibbar, in welcher die elektrische Maschine hinsichtlich ihrer ersten Spannungslage und des ersten Stromnetzes im A further embodiment is characterized in that the electric machine can be operated in a first operating mode, in which the electric machine can be operated in a generator mode with regard to its first voltage position and the first power network and with regard to its second voltage position and the second power network. Alternatively or additionally, the electric machine can be operated in a second operating mode, in which the electric machine can be operated in a motor operation with regard to its first voltage position and the first power network and with regard to its second voltage position and the second power network. Alternatively or additionally, the electric machine can be operated in a third operating mode, in which the electric machine with respect to its first voltage position and the first power network in
Motorbetrieb und hinsichtlich ihrer zweiten Spannungslage und des zweiten Stromnetzes im Generatorbetrieb betreibbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist die elektrische Maschine in einer vierten Betriebsart betreibbar, in welcher die elektrische Maschine hinsichtlich ihrer ersten Spannungslage und des ersten Stromnetzes im Generatorbetrieb und hinsichtlich ihrer zweiten Spannungslage und des zweiten Stromnetzes im Motorbetrieb betreibbar ist. Hierdurch kann ein besonders effizienter Betrieb des Antriebsstrangs realisiert werden. Insbesondere ist ein mechanisches Umladen realisierbar, in dessen Rahmen die elektrische Maschine hinsichtlich einer Spannungslage beispielsweise mit elektrischem Strom aus einer ersten Batterie versorgt und im Motorbetrieb und hinsichtlich ihrer zweiten Spannungslage im Generatorbetrieb betrieben werden kann, so dass elektrischer Strom aus der ersten Batterie genutzt werden kann, um eine zweite Batterie mit elektrischem Strom aufzuladen. in weitere Ausgestaltung der Erfindung. Sind die Stromnetze über einen Gleichspannungswandler elektrisch miteinander verbunden sind. Alternativ oder zusätzlich ist in den Stromnetzen jeweils wenigstens eine Batterie zum Speichern von elektrischem Strom angeordnet ist, wobei eine fünfte Betriebsart vorgesehen ist, in welcher elektrischer Strom von der in einem der Stromnetze angeordneten Batterie zu der im anderen Stromnetz angeordneten Batterie übertragbar ist und/oder wobei eine sechste Betriebsart vorgesehen ist, in welcher elektrischer Strom von der in dem anderen Motor operation and in terms of their second voltage level and the second power system in the generator mode is operable. Alternatively or additionally, the electric machine can be operated in a fourth operating mode in which the electric machine can be operated in generator mode with regard to its first voltage position and the first power network and with respect to its second voltage position and the second power network during engine operation. As a result, a particularly efficient operation of the drive train can be realized. In particular, a mechanical reloading can be realized, in the context of which the electric machine can be supplied with respect to a voltage level, for example, with electric current from a first battery and operated in motor operation and in terms of their second voltage position in the generator mode, so that electric power can be used from the first battery to charge a second battery with electric current. in a further embodiment of the invention. Are the power grids electrically connected to each other via a DC-DC converter. Alternatively or additionally, in each case at least one battery for storing electrical current is arranged in the power supply networks, a fifth operating mode being provided, in which electric power can be transmitted from the battery arranged in one of the power networks to the battery arranged in the other power network and / or wherein a sixth mode is provided, in which electric current from that in the other
Stromnetz angeordneten Batterie zu der in dem einen Stromnetz angeordneten Batterie übertragbar ist. Hierdurch kann ein elektrisches Umladen realisiert werden, in dessen Rahmen elektrischer Strom von einer der Batterien zur anderen transferiert wird. Power network arranged battery is transferable to the disposed in the one power grid battery. As a result, an electrical transfer can be realized, in the context of which electrical power is transferred from one of the batteries to the other.
Zur Erfindung gehört auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang. Vorteilhafte Ausgestaltungen des The invention also includes a vehicle, in particular a hybrid vehicle, with a drive train according to the invention. Advantageous embodiments of the
erfindungsgemäßen Antriebsstrangs sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des Drive train according to the invention are as advantageous embodiments of
erfindungsgemäßen Fahrzeugs anzusehen und umgekehrt. Das Fahrzeug weist somit das erste Stromnetz mit der ersten elektrischen Spannung und das zweite Stromnetz mit der gegenüber der ersten elektrischen Spannung höheren, zweiten elektrischen View the vehicle according to the invention and vice versa. The vehicle thus has the first power grid with the first electrical voltage and the second power grid with the second electric power higher than the first electrical voltage
Spannung auf, wobei das erste Stromnetz über den wenigstens einen ersten Anschluss und das zweite Stromnetz über den wenigstens einen zweiten Anschluss mit der elektrischen Maschine elektrisch verbunden ist. Voltage, wherein the first power grid is electrically connected via the at least one first terminal and the second power grid via the at least one second terminal to the electric machine.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features mentioned above in the description and
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Feature combinations as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures are not only in the respectively indicated combination but also in others
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Combinations or alone, without departing from the scope of the invention.
Die Zeichnung zeigt in: The drawing shows in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs für ein Fahrzeug in Fig. 1 is a schematic representation of a drive train for a vehicle in
Form eines Hybridfahrzeugs, mit einem zwei Teilgetriebe aufweisenden Doppelkupplungsgetriebe und mit einer seitlich der Teilgetriebe und achsparallel zu diesen angeordneten und in einem Motorbetrieb und einem Generatorbetrieb betreibbaren elektrischen Maschine, welche mit einem der Teilgetriebe gekoppelt ist, wobei die elektrische Maschine als Zwei- Spannungslagen-E-Maschine ausgebildet ist; Form of a hybrid vehicle, with a two-part transmission having dual-clutch transmission and with a side of the partial transmission and axially parallel to these arranged and operable in a motor operation and a generator operation electric machine, which with a the partial transmission is coupled, wherein the electric machine is designed as a two-voltage electric motor;
Fig. 2 einen Schaltplan des Antriebsstrangs gemäß einer ersten Fig. 2 is a circuit diagram of the drive train according to a first
Ausführungsform;  embodiment;
Fig. 3 einen Schaltplan des Antriebsstrangs gemäß einer zweiten Fig. 3 is a circuit diagram of the drive train according to a second
Ausführungsform; und  embodiment; and
Fig. 4a-f jeweils eine schematische Darstellung der Zwei-Spannungslagen-E- Maschine bei unterschiedlichen Betriebsarten. 4a-f are each a schematic representation of the two-voltage position E machine in different modes.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Seitenansicht einen im Ganzen mit 10 bezeichneten Antriebsstrang für ein als Hybridfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug. Der Antriebsstrang 10 ist in Fig. 1 anhand einer Strichskizze dargestellt und umfasst ein im Ganzen mit 12 bezeichnetes Doppelkupplungsgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe 14 und einem zweiten Teilgetriebe 16. Aus Fig. 1 ist besonders gut erkennbar, dass das Doppelkupplungsgetriebe 12 eine erste Eingangswelle 18 des ersten Teilgetriebes 14 und eine als Hohlwelle ausgebildete, zweite Eingangswelle 20 des zweiten Teilgetriebes 16 aufweist, wobei die erste Eingangswelle 18 zumindest teilweise in der zweiten 1 shows, in a schematic and perspective side view, a drive train as a whole designated 10 for a vehicle designed as a hybrid vehicle. The powertrain 10 is shown in FIG. 1 with reference to a dashed line and includes a generally designated 12 dual-clutch transmission with a first partial transmission 14 and a second partial transmission 16. From Fig. 1 is particularly well seen that the dual-clutch transmission 12, a first input shaft 18 of the the first sub-transmission 14 and a hollow shaft designed as a second input shaft 20 of the second sub-transmission 16, wherein the first input shaft 18 at least partially in the second
Eingangswelle 20 aufgenommen ist. Das Doppelkupplungsgetriebe 12 weist eine erste Ausgangswelle 22 auf, mit welcher ein Zahnrad 23 drehfest verbunden ist. Ferner weist das Doppelkupplungsgetriebe 12 eine zweite Ausgangswelle 32 auf, mit welcher ein Zahnrad 33 drehfest verbunden ist. Input shaft 20 is received. The dual-clutch transmission 12 has a first output shaft 22, with which a gear 23 is rotatably connected. Furthermore, the dual-clutch transmission 12 has a second output shaft 32, with which a gear 33 is rotatably connected.
Der Antriebsstrang 10 umfasst ferner eine Verbrennungskraftmaschine 13 auf, welche als Hubkolben-Verbrennungsmaschine ausgebildet ist. Die Verbrennungskraftmaschine 13 ist beispielsweise Bestandteil des Antriebsstrangs 10 und dient zum Antreiben des Fahrzeugs. Die Verbrennungskraftmaschine 13 ist über einen Torsionsdämpfer 15 mit einem Eingangselement 17 eines Anfahrelements in Form einer Doppelkupplung 19 des Doppelkupplungsgetriebes 12 gekoppelt. Die Doppelkupplung 19 umfasst eine dem ersten Teilgetriebe 14 zugeordnete, erste Kupplung K1 und eine dem zweiten Teilgetriebe 16 zugeordnete, zweite Kupplung K2, welche beispielsweise als Trennkupplungen ausgebildet sind. The powertrain 10 further includes an internal combustion engine 13, which is designed as a reciprocating internal combustion engine. The internal combustion engine 13 is for example part of the drive train 10 and serves to drive the vehicle. The internal combustion engine 13 is coupled via a torsion damper 15 to an input element 17 of a starting element in the form of a double clutch 19 of the dual-clutch transmission 12. The dual clutch 19 comprises a first clutch K1 assigned to the first partial transmission 14 and a second partial transmission 16 associated, second clutch K2, which are formed for example as disconnect couplings.
Die Kupplungen K1 und K2 sind wahlweise offenbar und schließbar, so dass in einem Zugbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 13 die erste Eingangswelle 18 über die erste Kupplung K1 von der Verbrennungskraftmaschine 13 angetrieben wird, wenn die erste Kupplung K1 geschlossen und die zweite Kupplung K2 geöffnet ist, wobei die zweite Eingangswelle 20 nicht von der Verbrennungskraftmaschine 13 über die zweite Kupplung K2 angetrieben wird. Ist hingegen um Zugbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 13 die erste Kupplung K1 geöffnet und die zweite Kupplung K2 geschlossen, so wird die zweite Eingangswelle 20 über die zweite Kupplung K2 von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben, während die erste Eingangswelle 18 nicht über die Kupplung K1 von der Verbrennungskraftmaschine 13 angetrieben wird. The clutches K1 and K2 are optionally apparent and closable, so that in a traction mode of the internal combustion engine 13, the first input shaft 18 is driven via the first clutch K1 of the internal combustion engine 13, when the first clutch K1 is closed and the second clutch K2 is opened, wherein the second input shaft 20 is not driven by the internal combustion engine 13 via the second clutch K2. However, if the first clutch K1 is open to traction operation of the internal combustion engine 13 and the second clutch K2 is closed, the second input shaft 20 is driven by the internal combustion engine via the second clutch K2 while the first input shaft 18 is not driven by the internal combustion engine 13 via the clutch K1 becomes.
Dadurch werden im Zugbetrieb - je nach eingelegtem Gang des This will be in Zugbetrieb - depending on the gear of the
Doppelkupplungsgetriebes 12 - Räder des Fahrzeugs über das Doppelkupplungsgetriebe 12 von der Verbrennungskraftmaschine 13 angetrieben. Umgekehrt ist es bei einem Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 13 möglich, dass die  Dual clutch transmission 12 - wheels of the vehicle via the dual clutch transmission 12 driven by the internal combustion engine 13. Conversely, it is possible in a coasting operation of the internal combustion engine 13 that the
Verbrennungskraftmaschine 13 von den Rädern des sich bewegenden und demzufolge entlang einer Fahrbahn rollenden Fahrzeugs über das Doppelkupplungsgetriebe 12 angetrieben wird. Internal combustion engine 13 is driven by the wheels of the moving and therefore along a roadway rolling vehicle via the dual-clutch transmission 12.
Das erste Teilgetriebe 14 weist eine Mehrzahl von Gangrädern in Form von Losrädern 1 ,The first partial transmission 14 has a plurality of gear wheels in the form of loose wheels 1,
3, 5 und 7 auf, wobei die Losräder 3 und 7 drehbar auf der Ausgangswelle 22 und die Losräder 1 und 5 drehbar auf der Ausgangswelle 32 angeordnet sind. Mit der 3, 5 and 7, wherein the idler gears 3 and 7 are rotatably mounted on the output shaft 22 and the idler gears 1 and 5 rotatably mounted on the output shaft 32. With the
Ausgangswelle 22 ist ein Zahnrad 24 drehfest verbunden, welches über eine Schaltmuffe 28 wahlweise mit dem Losrad 3 oder 7 koppelbar ist. Mit der Ausgangswelle 32 ist ein Zahnrad 26 drehfest verbunden, welches über eine Schaltmuffe 30 wahlweise mit dem Losrad 1 oder 5 koppelbar ist. Output shaft 22 is a gear 24 rotatably connected, which is coupled via a shift sleeve 28 optionally with the idler gear 3 or 7. With the output shaft 32, a gear 26 is rotatably connected, which is coupled via a shift sleeve 30 optionally with the idler gear 1 or 5.
Das zweite Teilgetriebe 16 weist eine Mehrzahl von Gangrädern in Form von Losrädern 2,The second partial transmission 16 has a plurality of gear wheels in the form of loose wheels 2,
4, 6 und R auf, wobei die Losräder 6 und R drehbar auf der Ausgangswelle 22 und die Losräder 2 und 4 drehbar auf der Ausgangswelle 32 angeordnet sind. Mit der 4, 6 and R, wherein the idler gears 6 and R are rotatably mounted on the output shaft 22 and the idler gears 2 and 4 are rotatably mounted on the output shaft 32. With the
Ausgangswelle 22 ist ein Zahnrad 34 drehfest verbunden, welches über eine Schaltmuffe 38 mit dem Losrad 6 koppelbar ist. Mit der Ausgangswelle 32 ist ein Zahnrad 36 drehfest verbunden, welches über eine Schaltmuffe 40 wahlweise mit dem Losrad 2 oder 4 koppelbar ist. Außerdem ist eine Schaltmuffe 41 vorgesehen, mittels welcher das Losrad R mit dem Losrad 3 drehfest koppelbar ist. Ferner ist die Ausgangswelle 32 mit einem Parksperrenrad P drehfest verbunden. Output shaft 22 is a gear 34 rotatably connected, which is coupled via a shift sleeve 38 with the idler gear 6. With the output shaft 32, a gear 36 is rotatably connected, which via a shift sleeve 40 optionally with the idler gear 2 or 4th can be coupled. In addition, a shift sleeve 41 is provided by means of which the idler gear R is rotatably coupled to the idler gear 3. Further, the output shaft 32 is rotatably connected to a parking lock gear P.
Die Ausgangswellen 22 und 32 sind über die Zahnräder 23 und 33 mit einem The output shafts 22 and 32 are via the gears 23 and 33 with a
Abtriebselement in Form eines Zahnrads 42 gekoppelt, über welches beispielsweise über die jeweiligen Ausgangswellen 22 und 32 bereitgestellte Drehmomente in ein in Fig. 1 nicht dargestelltes Differentialgetriebe eingeleitet werden können, so dass die Räder des Fahrzeugs über das Differentialgetriebe und - je nach eingelegtem Gang des Output element coupled in the form of a gear 42, via which, for example, via the respective output shafts 22 and 32 provided torques can be introduced into a not shown in Fig. 1 differential gear, so that the wheels of the vehicle via the differential gear and - depending on the gear of the
Doppelkupplungsgetriebes 12 - über die Ausgangswelle 22 oder die Ausgangswelle 32 angetrieben werden. Doppelkupplungsgetriebes 12 - are driven via the output shaft 22 or the output shaft 32.
Insgesamt ist aus Fig. 1 erkennbar, dass das Doppelkupplungsgetriebe 12 sieben schaltbare Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang aufweist. Zum Einlegen des ersten Gangs wird das Losrad 1 über die Schaltmuffe 30 mit der Ausgangswelle 32 drehfest gekoppelt. Um den zweiten Gang einzulegen, wird das Losrad 2 über die Schaltmuffe 40 mit der Ausgangswelle 32 gekoppelt. Ist der dritte Gang eingelegt, so ist das Losrad 3 über die Schaltmuffe 28 mit der Ausgangswelle 22 gekoppelt. Bei eingelegtem viertem Gang ist das Losrad 4 über die Schaltmuffe 40 mit der Ausgangswelle 32 gekoppelt. Um den fünften Gang einzulegen, wird das Losrad 5 über die Schaltmuffe 30 mit der Overall, it can be seen from FIG. 1 that the dual-clutch transmission 12 has seven shiftable forward gears and one reverse gear. To insert the first gear, the idler gear 1 is rotatably coupled via the shift sleeve 30 with the output shaft 32. To engage the second gear, the idler gear 2 is coupled via the shift sleeve 40 with the output shaft 32. If the third gear is engaged, the idler gear 3 is coupled via the shift sleeve 28 with the output shaft 22. When pickled fourth gear, the idler gear 4 is coupled via the shift sleeve 40 with the output shaft 32. To insert the fifth gear, the idler gear 5 via the shift sleeve 30 with the
Ausgangswelle 32 gekoppelt. Bei eingelegtem sechstem Gang ist das Losrad 6 über die Schaltmuffe 38 mit der Ausgangswelle 22 gekoppelt. Bei eingelegtem siebtem Gang ist das Losrad 7 über die Schaltmuffe 28 mit der Ausgangswelle 22 gekoppelt. Um den Rückwärtsgang R einzulegen, wird das Losrad R über die Schaltmuffe 41 mit dem Losrad 3 und das Losrad 3 über die Schaltmuffe 28 mit der Ausgangswelle 22 gekoppelt, wobei das Losrad R über das Losrad 2 angetrieben wird, welches wiederum von der zweiten Eingangswelle 20 angetrieben wird. Output shaft 32 coupled. When engaged sixth gear, the idler gear 6 is coupled via the shift sleeve 38 to the output shaft 22. When seventh gear is engaged, the idler gear 7 is coupled via the shift sleeve 28 with the output shaft 22. To engage the reverse gear R, the idler gear R is coupled via the shift sleeve 41 with the idler gear 3 and the idler gear 3 via the shift sleeve 28 with the output shaft 22, wherein the idler gear R is driven via the idler gear 2, which in turn from the second input shaft 20th is driven.
Über das Parksperrenrad P ist eine Parksperre des Doppelkupplungsgetriebes 12 realisierbar, so dass das Fahrzeug vor unerwünschtem Wegroilen beispielsweise an einer Steigung gesichert werden kann. About the parking lock gear P is a parking brake of the dual clutch transmission 12 can be realized, so that the vehicle can be secured against unwanted Wegroilen for example on a slope.
Aus Fig. 1 ist ferner erkennbar, dass der Antriebsstrang 10 darüber hinaus eine elektrische Maschine 46 aufweist, welche - wie im Folgenden noch erläutert wird - als Zwei-Spannungslagen-E-Maschine ausgebildet ist. Die elektrische Maschine 46 ist in radialer Richtung der Teilgetriebe 14, 16, das heißt in radialer Richtung der It can also be seen from FIG. 1 that the drive train 10 furthermore has an electric machine 46, which-as will be explained below-is embodied as a two-voltage electric motor. The electric machine 46 is in the radial direction of the partial transmission 14, 16, that is in the radial direction of
Ausgangswellen 22, 32, seitlich der Teilgetriebe 14, 16 und achsparallel zu den Teilgetrieben 14 und 16 ausgebildet. Die elektrische Maschine 46 weist einen in Fig. 1 teilweise erkennbaren Rotor 48 auf, welcher um eine Drehachse relativ zu einem Output shafts 22, 32, the side of the partial transmission 14, 16 and axially parallel to the Part-driven 14 and 16 formed. The electric machine 46 has a rotor 48, which can be partially seen in FIG. 1, which is mounted about an axis of rotation relative to a rotor 48
Gehäuse 50 der elektrischen Maschine 46 drehbar ist. Der Rotor 48 ist zumindest teilweise in dem Gehäuse 50 angeordnet und weist eine Welle 52 auf, welche aus dem Gehäuse 50 herausgeführt ist. Die Welle 52 ist mit einem Zahnrad 54 drehfest verbunden. Das Zahnrad 54 kämmt vorliegend mit dem Losrad 3. Housing 50 of the electric machine 46 is rotatable. The rotor 48 is at least partially disposed in the housing 50 and has a shaft 52 which is led out of the housing 50. The shaft 52 is rotatably connected to a gear 54. The gear 54 meshes with the idler gear 3 in the present case.
Es kann alternativ vorgesehen sein, dass das Zahnrad 54 mit einem mit einem einfachen Zahnrad kämmt, welches wiederum mit einem zwei Verzahnungen aufweisenden It may alternatively be provided that the gear 54 meshes with one with a simple gear, which in turn having a two teeth
Doppelzahnrad kämmt. Dabei kämmt das einfache Zahnrad mit einer ersten der Double gear meshes. The simple gear meshes with a first of the
Verzahnungen des Doppelzahnrads, welches über seine zweite Verzahnung dann beispielsweise mit dem Losrad 3 kämmt. Gears of the double gear, which then meshes with its idler gear 3 via its second toothing, for example.
Vorliegend ist die in einem Motorbetrieb und einem Generatorbetrieb betreibbare elektrische Maschine 46 mit dem ersten Teilgetriebe 14 gekoppelt ist. Dies bedeutet, dass beispielsweise das erste Teilgetriebe 14 im Motorbetrieb der elektrischen Maschine 46 von dieser antreibbar ist. In ihrem Generatorbetrieb ist die elektrische Maschine 46 über das erste Teilgetriebe 14 antreibbar. In the present case, the electric machine 46 that can be operated in an engine mode and a generator mode is coupled to the first partial transmission 14. This means that, for example, the first partial transmission 14 can be driven by the latter during engine operation of the electric machine 46. In its generator mode, the electric machine 46 can be driven via the first partial transmission 14.
Durch das bezogen auf einen Kraft- beziehungsweise Drehmomentfluss zwischen der elektrischen Maschine 46 und dem ersten Teilgetriebe 14 angeordnete Zahnrad 54 und das Losrad 3 beziehungsweise durch das gegebenenfalls zwischen der elektrischen Maschine 46 und dem ersten Teilgetriebe 14 angeordnete einfache Zahnrad und das Doppelzahnrad ist beispielsweise wenigstens eine Übersetzungsstufe, vorzugsweise mit einer von 1 unterschiedlichen Übersetzung, geschaffen. Mit anderen Worten ist bezogen auf den Drehmomentfluss zwischen der elektrischen Maschine 46 und dem ersten Teilgetriebe 14 ein Getriebe, vorzugsweise mit einer von 1 unterschiedlichen By arranged with respect to a force or torque flow between the electric machine 46 and the first partial transmission 14 gear 54 and the idler gear 3 or by the optionally arranged between the electric machine 46 and the first partial transmission 14 simple gear and the double gear is for example at least one Translation stage, preferably with one of 1 different translation, created. In other words, based on the torque flow between the electric machine 46 and the first partial transmission 14 is a transmission, preferably with one of 1 different
Übersetzung, geschaffen, so dass das erste Teilgetriebe 14 besonders vorteilhaft von der elektrischen Maschine 46 angetrieben werden kann und umgekehrt. Translation, created so that the first partial transmission 14 can be driven particularly advantageous by the electric machine 46 and vice versa.
Die elektrische Maschine 46 ist beispielsweise ein Startergenerator (SGR), mittels welchem die Verbrennungskraftmaschine 13 in dem Motorbetrieb der elektrischen Maschine 46 über das erste Teilgetriebe 14 und somit über das Doppelkupplungsgetriebe 12 angelassen, das heißt gestartet werden kann. Ferner ist die Darstellung einer Boost- Funktion möglich, bei welcher die Räder von der Verbrennungskraftmaschine 13 und zusätzlich dazu von der elektrischen Maschine 46 in ihrem Motorbetrieb angetrieben werden. In Fig. 1 ist durch Richtungspfeile ein Leistungsfluss veranschaulicht, wenn der dritte Gang eingelegt ist und die elektrische Maschine 46 in ihrem Motorbetrieb betrieben wird. Hierbei verläuft eine von der elektrischen Maschine 46 bereitgestellte Leistung über das Zahnrad 54 zum Losrad 3 des dritten Ganges und von dort über die Schaltmuffe 28 und das Zahnrad 24 auf die Ausgangswelle 22, so dass dadurch die The electric machine 46 is, for example, a starter generator (SGR), by means of which the internal combustion engine 13 in the engine operation of the electric machine 46 via the first partial transmission 14 and thus via the dual-clutch transmission 12 started, that is, can be started. Furthermore, the representation of a boost function is possible, in which the wheels are driven by the internal combustion engine 13 and in addition by the electric machine 46 in its engine operation. In Fig. 1, a power flow is illustrated by directional arrows when the third gear is engaged and the electric machine 46 is operated in its engine operation. Here, a provided by the electric machine 46 power via the gear 54 to the idler gear 3 of the third gear and from there via the shift sleeve 28 and the gear 24 to the output shaft 22, so that thereby the
Verbrennungskraftmaschine 13 in ihrem Betrieb unterstützt wird und die Räder sowohl mittels der Verbrennungskraftmaschine 13 als auch unterstützend mittels der elektrischen Maschine 46 angetrieben werden. Mit anderen Worten wird eine im Boost-Betrieb von der Verbrennungskraftmaschine 3 bereitgestellte Leistung und eine im Boost-Betrieb von der elektrischen Maschine 46 bereitgestellte Leistung über das Zahnrad 23 auf die Räder übertragen, so dass beispielsweise das Fahrzeug besonders stark beschleunigt werden kann. Internal combustion engine 13 is supported in their operation and the wheels are driven by both the internal combustion engine 13 and supportive means of the electric machine 46. In other words, a power provided in boost mode by the internal combustion engine 3 and a power provided by the electric machine 46 in the boost mode are transmitted to the wheels via the gear 23, so that, for example, the vehicle can be accelerated particularly strongly.
Durch die seitliche Anordnung der elektrischen Maschine 46 kann der Bauraumbedarf des Antriebsstrangs 10 gering gehalten werden, so dass die elektrische Maschine 46 auf besonders einfache und vorteilhafte Weise als Zwei-Spannungslagen-E-Maschine ausgebildet werden kann. Das Doppelkupplungsgetriebe 12 und die elektrische Maschine 46 sind beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen, so dass der Antriebsstrang 10 einen besonders kompakten Aufbau aufweist. Zudem ist beispielsweise eine Leistungselektronik vorgesehen, welche mit der elektrischen Maschine 46 elektrisch verbunden und direkt an der elektrischen Maschine 46 befestigt ist. The lateral arrangement of the electric machine 46, the space requirement of the drive train 10 can be kept low, so that the electric machine 46 can be formed in a particularly simple and advantageous manner as a two-voltage electric motor. The dual-clutch transmission 12 and the electric machine 46 are accommodated, for example, in a common housing, so that the drive train 10 has a particularly compact construction. In addition, for example, a power electronics is provided, which is electrically connected to the electric machine 46 and attached directly to the electric machine 46.
Um den Bauraumbedarf des Antriebsstrangs 10 besonders gering zu halten, ist vorzugsweise zumindest das zuvor genannte einfache Zahnrad in axialer Richtung der elektrischen Maschine 46 und somit des Rotors 48 zwischen der Leistungselektronik und der elektrischen Maschine 46, insbesondere dessen Gehäuse 50, angeordnet. Ferner ist auch das Zahnrad 54 in axialer Richtung zwischen der elektrischen Maschine 46 und der Leistungselektronik angeordnet. In order to keep the space requirement of the drive train 10 is particularly low, preferably at least the aforementioned simple gear in the axial direction of the electric machine 46 and thus of the rotor 48 between the power electronics and the electric machine 46, in particular its housing 50, respectively. Furthermore, the gear 54 is arranged in the axial direction between the electric machine 46 and the power electronics.
Die Leistungselektronik ist vorzugsweise koaxial zur elektrischen Maschine 46 The power electronics are preferably coaxial with the electric machine 46
angeordnet und in koaxialer Richtung mit der elektrischen Maschine 46 elektrisch kontaktiert. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Leistungselektronik derart an der elektrischen Maschine 46 direkt befestigt ist, dass die Leistungselektronik mit der elektrischen Maschine 46 verschraubt ist. Hierbei ist vorzugsweise eine koaxial zur elektrischen Maschine 46 verlaufende Verschraubung vorgesehen. Insgesamt ist es bevorzugt vorgesehen, dass die elektrische Kontaktierung zwischen der elektrischen Maschine 46 und der Leistungselektronik, die Verschraubung sowie die Welle 52 beziehungsweise die Drehachse, um welche der Rotor 48 drehbar ist, zumindest im Wesentlichen parallel und vorzugsweise koaxial zueinander verlaufen beziehungsweise gleichgerichtet sind. arranged and electrically contacted in coaxial with the electric machine 46. Preferably, it is provided that the power electronics is so directly attached to the electric machine 46, that the power electronics is bolted to the electric machine 46. In this case, a coaxial with the electric machine 46 extending screw is preferably provided. Overall, it is preferably provided that the electrical contact between the electric machine 46 and the power electronics, the screw and the shaft 52 and the axis of rotation about which the rotor 48 is rotatable, at least in Are substantially parallel and preferably coaxial with each other or rectified.
Die Beschreibung der Ausgestaltung der elektrischen Maschine 46 als Zwei- Spannungslagen-E-Maschine erfolgt im Folgenden anhand von Fig. 2 und 3, wobei Fig. 2 einen Schaltplan des Antriebsstrangs 10 gemäß einer ersten Ausführungsform und Fig. 3 einen Schaltplan des Antriebsstrangs 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. Aus Fig. 2 und 3 ist erkennbar, dass das Fahrzeug einen ersten elektrischen Stromkreis beziehungsweise ein erstes Stromnetz 68 aufweist, welches mit einer ersten elektrischen Spannung von beispielsweise zumindest im Wesentlichen 12 Volt (12 V) betrieben wird. Ferner weist das Fahrzeug einen zweiten elektrischen Stromkreis beziehungsweise ein zweites Stromnetz 70 auf, welcher mit einer zweiten Spannung von beispielsweise 48 Volt betrieben wird. Dies bedeutet, dass die zweite elektrische Spannung größer als die erste elektrische Spannung ist. Die elektrische Maschine 46 weist nun wenigstens einen ersten Anschluss 72 auf, über welchen die elektrische Maschine 46 mit dem ersten Stromnetz 68 elektrisch verbunden ist. The description of the configuration of the electric machine 46 as a two-voltage electric motor is described below with reference to FIGS. 2 and 3, FIG. 2 a circuit diagram of the drive train 10 according to a first embodiment and FIG. 3 a circuit diagram of the powertrain 10 according to FIG a second embodiment shows. From FIGS. 2 and 3 it can be seen that the vehicle has a first electrical circuit or a first power grid 68 which is operated with a first electrical voltage of, for example, at least substantially 12 V (12 V). Further, the vehicle has a second electrical circuit or a second power grid 70, which is operated with a second voltage of for example 48 volts. This means that the second electrical voltage is greater than the first electrical voltage. The electrical machine 46 now has at least one first connection 72, via which the electrical machine 46 is electrically connected to the first power supply 68.
Ferner weist die elektrische Maschine 46 wenigstens einen zweiten Anschluss 74 auf, über welchen die elektrische Maschine 46 mit dem zweiten Stromnetz 70 elektrisch verbunden ist. Dies bedeutet, dass die elektrische Maschine 46 sowohl für den Betrieb mit 12 Volt als auch für den Betrieb mit 48 Volt ausgebildet ist. Die elektrische Maschine 46 ist dabei über eine Gleichrichtereinrichtung 76 (AC-DC-Wandler), welche Furthermore, the electric machine 46 has at least one second connection 74, via which the electrical machine 46 is electrically connected to the second power network 70. This means that the electric machine 46 is designed both for operation at 12 volts and for operation at 48 volts. The electric machine 46 is via a rectifier device 76 (AC-DC converter), which
vorzugsweise Bestandteil der Leistungselektronik ist, mit dem Stromnetz 68 und dem Stromnetz 70 elektrisch verbunden. Die elektrische Maschine 46 ist somit beispielsweise in ihrem Generatorbetrieb mit elektrischem Strom mit 12 Volt aus dem Stromnetz 68 und alternativ oder zusätzlich mit elektrischem Strom mit 48 Volt aus dem Stromnetz 70 versorgbar. Ferner kann die elektrische Maschine 46 beispielsweise in ihrem Motorbetrieb eine elektrische Spannung von 12 Volt über ihren ersten Anschluss 72 bereitstellen und demzufolge elektrischen Strom in das Stromnetz 68 einspeisen. Dementsprechend kann die elektrische Maschine 46 über ihren zweiten Anschluss 74 eine elektrische Spannung von 48 Volt bereitstellen und dementsprechend elektrischen Strom in das Stromnetz 70 einspeisen. Hierzu ist die elektrische Maschine 46 beispielsweise als mehrphasige elektrische Maschine ausgebildet, welche wenigstens eine dem ersten Anschluss 72 zugeordnete erste Wicklung 78 für den Betrieb mit 12 Volt und wenigstens eine dem zweiten Anschluss 74 zugeordnete Wicklung 80 für den Betrieb mit 48 Volt aufweist. Im Stromnetz 68 ist eine erste Batterie 82 mit einer elektrischen Spannung von 12 Volt angeordnet, wobei die erste Batterie 82 beispielsweise als Bleibatterie (Pb-Batterie) ausgebildet ist. Ferner ist im Stromnetz 68 wenigstens ein elektrischer Verbraucher 84 angeordnet, welcher über das erste Stromnetz 68 mit elektrischem Strom mit einer Spannung von 12 Volt versorgt werden kann. Im zweiten Stromnetz 70 ist eine zweite Batterie 86 mit einer Spannung von 48 Volt angeordnet, wobei die zweite Batterie 86 beispielsweise als Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet sein kann. Ferner ist im zweiten Stromnetz 70 wenigstens ein Verbraucher 88 angeordnet, welcher über das Stromnetz 70 mit elektrischem Strom mit 48 Volt versorgt werden kann. is preferably part of the power electronics, electrically connected to the power grid 68 and the power grid 70. The electric machine 46 is thus, for example, in its generator mode with electric power with 12 volts from the power grid 68 and alternatively or additionally supplied with electrical power at 48 volts from the power grid 70. Further, for example, in its engine operation, the electric machine 46 may provide a voltage of 12 volts across its first terminal 72 and, thus, feed electrical power into the grid 68. Accordingly, the electric machine 46 may provide 48 volts of electrical power via its second terminal 74 and, accordingly, inject electrical power into the power grid 70. For this purpose, the electric machine 46 is designed, for example, as a multi-phase electric machine which has at least one first connection 72 associated with the first winding 78 for operation with 12 volts and at least one winding 74 associated with the second connection 74 for operation with 48 volts. In the power grid 68, a first battery 82 is arranged with an electrical voltage of 12 volts, wherein the first battery 82 is formed for example as a lead battery (Pb battery). Furthermore, at least one electrical load 84 is arranged in the power grid 68, which can be supplied via the first power grid 68 with electric current with a voltage of 12 volts. In the second power grid 70, a second battery 86 is arranged with a voltage of 48 volts, wherein the second battery 86 may be formed, for example, as a lithium-ion battery. Further, in the second power grid 70 at least one consumer 88 is arranged, which can be supplied via the power grid 70 with electric power at 48 volts.
Bei der in Fig. 2 veranschaulichten ersten Ausführungsform ist ein In the illustrated in Fig. 2 the first embodiment is a
Gleichspannungswandler 90 (DC-DC-Wandler) vorgesehen, über welchen die DC converter 90 (DC-DC converter) is provided, via which the
Stromnetze 68 und 70 elektrisch miteinander verbunden sind. Beispielsweise weist der Gleichspannungswandler 90 eine elektrische Leistung von 3 Kilowatt auf. Da jedoch die elektrische Maschine 46 als zwei-mal-drei-phasige Spannungslagen-E-Maschine ausgebildet und demzufolge über die Anschlüsse 72, 74 mit beiden Stromnetzen 68, 70 direkt verbunden ist, kann die elektrische Leistung des Gleichspannungswandlers 90 besonders gering gehalten werden. Mit anderen Worten ist es bei dem Antriebsstrang 10 vorgesehen, dass die Stromnetze 68 und 70 nicht etwa seriell zueinander angeordnet beziehungsweise geschaltet sind, sondern die Stromnetze 68 und 70 sind parallel zueinander angeordnet beziehungsweise gestaltet und jeweils direkt über die Anschlüsse 72 und 74 an die elektrische Maschine 46 angeschlossen. Hierdurch ist sowohl ein Generatorbetrieb mit 12 Volt und mit 48 Volt als auch ein Motorbetrieb mit 12 Volt und 48 Volt der elektrischen Maschine 46 darstellbar. Power grids 68 and 70 are electrically connected together. By way of example, the DC-DC converter 90 has an electrical power of 3 kilowatts. However, since the electric machine 46 is formed as a two-time three-phase voltage-E machine and thus directly connected via the terminals 72, 74 with two power grids 68, 70, the electrical power of the DC-DC converter 90 can be kept particularly low. In other words, it is provided in the drive train 10, that the power grids 68 and 70 are not arranged or connected in series with each other, but the power grids 68 and 70 are arranged parallel to each other or designed and each directly via the terminals 72 and 74 to the electrical Machine 46 connected. As a result, both a generator operation with 12 volts and 48 volts and a motor operation with 12 volts and 48 volts of the electric machine 46 can be displayed.
Bei der anhand von Fig. 3 veranschaulichten zweiten Ausführungsform ist der In the illustrated with reference to FIG. 3 second embodiment of the
Gleichspannungswandler 90 nicht vorgesehen. Dies bedeutet, dass bei der zweiten Ausführungsform die Stromnetze 68 und 70 nicht über einen Gleichspannungswandler elektrisch miteinander verbunden sind. Auch bei der zweiten Ausführungsform ist die elektrische Maschine 46 als zwei-mal-drei-phasige Zwei-Spannungslagen-E-Maschine ausgebildet und ist sowohl in einem Generatorbetrieb mit 2 Volt und 48 Volt als auch in einem Motorbetrieb mit 12 Volt und 48 Volt betreibbar. DC-DC converter 90 is not provided. That is, in the second embodiment, the power grids 68 and 70 are not electrically connected to each other via a DC-DC converter. Also in the second embodiment, the electric machine 46 is configured as a two-phase, three-phase, two-voltage electric machine and is operable in both 2 volt and 48 volt generator mode and 12 volt and 48 volt motor mode ,
Anhand von Fig. 4a-f sind unterschiedliche Betriebsarten der elektrischen Maschine 46 beziehungsweise des Antriebsstrangs 10 veranschaulicht, wobei anhand von Fig. 4a und 4b jeweilige Hauptbetriebsarten gezeigt sind. Die unterschiedlich hohen elektrischen Spannungen der Stromnetze 68, 70 werden auch als Spannungslagen bezeichnet. Fig. 4a zeigt eine erste Hauptbetriebsart, bei welcher das Doppelkupplungsgetriebe 12 über das erste Teilgetriebe 14 ein Drehmoment M bereitstellt, so dass ein anhand eines Richtungspfeils 92 veranschaulichter Leistungsfluss vom Doppelkupplungsgetriebe 12 in Richtung der elektrischen Maschine 46 vorliegt. Bei der ersten Hauptbetriebsart wird die elektrische Maschine 46 hinsichtlich der ersten Spannungslage, das heißt hinsichtlich der ersten elektrischen Spannung von 12 Volt und/oder hinsichtlich der zweiten Different operating modes of the electric machine 46 or of the drive train 10 are illustrated on the basis of FIGS. 4a-f, respective main operating modes being shown with reference to FIGS. 4a and 4b. The different levels of electrical voltages of the power grids 68, 70 are also referred to as voltage levels. 4a shows a first main operating mode in which the dual-clutch transmission 12 provides a torque M via the first partial transmission 14, so that a power flow illustrated by a directional arrow 92 from the dual-clutch transmission 12 is present in the direction of the electric machine 46. In the first main mode, the electric machine 46 is in the first voltage, that is with respect to the first electric voltage of 12 volts and / or with respect to the second
Spannungslage, das heißt hinsichtlich der zweiten elektrischen Spannung von 48 Volt im Generatorbetrieb betrieben, wobei eine jeweilige Ausgangsleistung für beide Voltage, that is operated in generator mode with respect to the second electrical voltage of 48 volts, with a respective output power for both
Spannungslagen regelbar ist. Hierbei wird die Batterie 82 und/oder die Batterie 86 von elektrischem Strom versorgt und dadurch aufgeladen, wobei der elektrische Strom von der elektrischen Maschine 46 über die erste Spannungslage beziehungsweise den ersten Anschluss 72 und/oder über die zweite Spannungslage beziehungsweise den zweiten Anschluss 74 bereitgestellt wird. Voltage levels is adjustable. In this case, the battery 82 and / or the battery 86 is supplied with electrical power and thereby charged, the electric current being provided by the electric machine 46 via the first voltage position or the first connection 72 and / or via the second voltage position or the second connection 74 becomes.
Die elektrische Maschine 46 ist beispielsweise als Startergenerator mit insgesamt sechs Phasen ausgebildet und wird insbesondere zur Realisierung einer automatischen Start- Stopp-Funktion verwendet, um die Verbrennungskraftmaschine 13 nach einem automatischen Deaktivieren wieder automatisch zu aktivieren. Dabei sind drei der sechs Phasen der ersten Spannungslage beziehungsweise dem ersten Anschluss 72 und die anderen drei der sechs Phasen der zweiten Spannungslage beziehungsweise dem zweiten Anschluss 74 zugeordnet. The electric machine 46 is designed, for example, as a starter generator with a total of six phases and is used in particular for realizing an automatic start-stop function in order to automatically reactivate the internal combustion engine 13 after automatic deactivation. In this case, three of the six phases of the first voltage level or the first terminal 72 and the other three of the six phases of the second voltage level or the second terminal 74 are assigned.
Fig. 4b zeigt eine zweite Hauptbetriebsart, bei welcher die elektrische Maschine 46 hinsichtlich ihrer ersten Spannungslage und/oder hinsichtlich ihrer zweiten FIG. 4 b shows a second main operating mode, in which the electric machine 46 with respect to its first voltage position and / or with respect to its second
Spannungslage im Motorbetrieb betrieben wird. Hierbei wird die zuvor beschriebene Boost-Funktion beispielsweise über die erste Spannungslage und/oder die zweite Spannungslage bereitgestellt, wobei eine Drehmomentregelung für beide Voltage is operated in engine operation. In this case, the boost function described above is provided, for example, via the first voltage position and / or the second voltage position, wherein a torque control for both
Spannungslagen realisierbar ist. Insgesamt ist erkennbar, dass bei der zweiten Voltage is feasible. Overall, it can be seen that at the second
Hauptbetriebsart ein Leistungsfluss von der elektrischen Maschine 46 zum Main mode, a power flow from the electric machine 46 to the
Doppelkupplungsgetriebe 12 vorliegt, so dass nun die elektrische Maschine 46 ein Drehmoment bereitstellt, welches das Doppelkupplungsgetriebe 12 aufnimmt. Im jeweiligen Motorbetrieb wird die elektrische Maschine 46 über ihre erste Spannungslage beziehungsweise ihren ersten Anschluss 72 beziehungsweise über ihre zweite Double clutch transmission 12 is present, so that now the electric machine 46 provides a torque which receives the dual-clutch transmission 12. In the respective engine operation, the electric machine 46 is via its first voltage position or its first terminal 72 or via its second
Spannungslage beziehungsweise den zweiten Anschluss 74 mit Strom aus der jeweiligen Batterie 82 und/oder 86 versorgt. Da die unterschiedlichen Spannungslagen Voltage or the second terminal 74 supplied with power from the respective battery 82 and / or 86. Because the different voltage levels
beispielsweise durch die unterschiedlichen Wicklungen 78 und 80 realisiert werden, werden die Spannungslagen auch als Maschinenteile der elektrischen Maschine 46 EP2015/001460 For example, be realized by the different windings 78 and 80, the voltage levels are also used as machine parts of the electric machine 46th EP2015 / 001460
18 bezeichnet. Aufgrund dieser Unterteilung beziehungsweise Unterscheidung der 18 denotes. Because of this subdivision or distinction of
Spannungslagen beziehungsweise Maschinenteile sind in Fig. 4a-f für die elektrische Maschine 46 zwei Bezugszeichen 46 vorgesehen, wobei das jeweilige, linke Tension layers or machine parts are provided in FIG. 4a-f for the electrical machine 46 two reference numerals 46, wherein the respective, left
Bezugszeichen 46 die erste Spannungslage (12 Volt) und das rechte Bezugszeichen 46 die zweite Spannungslage (48 Volt) bezeichnet. In den Hauptbetriebsarten weist das Doppelkupplungsgetriebe 2, insbesondere das Losrad 3, eine Drehzahl auf, welche größer als 0 ist. Reference numeral 46 denotes the first voltage position (12 volts) and the right-hand reference numeral 46 denotes the second voltage position (48 volts). In the main modes, the dual-clutch transmission 2, in particular the idler gear 3, a speed which is greater than 0.
Fig. 4c zeigt eine Betriebsart, in welcher ein sogenanntes mechanisches Umladen von der Batterie 82 zur Batterie 86 erfolgt. Dieses Umladen wird als mechanisches Umladen bezeichnet, da das Doppelkupplungsgetriebe 12 beziehungsweise das Losrad 3 rotiert. Bei diesem mechanischen Umladen wird die elektrische Maschine 46 hinsichtlich ihrer ersten Spannungslage (12 Volt) im Motorbetrieb betrieben, während die elektrische Maschine 46 hinsichtlich ihrer zweiten Spannungslage (48 Volt) im Generatorbetrieb betrieben wird. Somit wird aus der Batterie 82 elektrischer Strom entnommen, mittels welchem die elektrische Maschine 46 über ihre erste Spannungslage im Motorbetrieb betrieben wird. Der Motorbetrieb der ersten Spannungslage wird genutzt, um die elektrische Maschine 46 über ihre zweite Spannungslage im Generatorbetrieb zu betreiben, so dass die elektrische Maschine 46 über ihren zweiten Anschluss 74 elektrischen Strom bereitstellen kann, welcher in die Batterie 86 eingespeist wird.  FIG. 4 c shows an operating mode in which a so-called mechanical transfer takes place from the battery 82 to the battery 86. This reloading is referred to as mechanical reloading, since the dual-clutch transmission 12 or the idler gear 3 rotates. In this mechanical reload, the electric machine 46 is operated at its first voltage level (12 volts) in motor mode while the electric machine 46 is operated in generator mode with respect to its second voltage level (48 volts). Thus, electric current is drawn from the battery 82, by means of which the electric machine 46 is operated via its first voltage position during engine operation. Motor operation of the first voltage level is used to operate the electric machine 46 via its second voltage position in generator mode, so that the electric machine 46 can provide electrical current via its second terminal 74, which is fed into the battery 86.
Fig. 4d zeigt eine Betriebsart, in welcher ein mechanisches Umladen, nun jedoch von der Batterie 86 zur Batterie 82 erfolgt. Dies bedeutet, dass die elektrische Maschine 46 hinsichtlich ihrer zweiten Spannungslage (48 Volt) im Motorbetrieb betrieben wird, während die elektrische Maschine 46 hinsichtlich ihrer ersten Spannungslage (12 Volt) im Generatorbetrieb betrieben wird. Somit wird aus der Batterie 86 darin gespeicherter elektrischer Strom abgeführt und für den Motorbetrieb der zweiten Spannungslage genutzt. Der Motorbetrieb der zweiten Spannungsiage wird für den Generatorbetrieb der ersten Spannungsiage genutzt, um mittels der ersten Spannungsiage beziehungsweise über den ersten Anschluss 74 elektrischen Strom bereitzustellen, welcher in die Batterie 82 eingespeist wird. Auch bei dem anhand von Fig. 4d veranschaulichten mechanischen Umladen weist das Doppelkupplungsgetriebe 12, insbesondere das Losrad 3, eine Drehzahl von größer als 0 auf. FIG. 4 d shows an operating mode in which mechanical reloading, but now from the battery 86 to the battery 82 takes place. This means that the electric machine 46 is operated in its second voltage position (48 volts) in motor operation, while the electric machine 46 is operated in generator operation with respect to its first voltage position (12 volts). Thus, electric current stored therein is dissipated from the battery 86 and used for motor operation of the second voltage level. The motor operation of the second voltage layer is used for the generator operation of the first voltage layer in order to provide, by means of the first voltage line or via the first terminal 74, electrical current which is fed into the battery 82. Even in the case of the mechanical reloading illustrated with reference to FIG. 4d, the dual-clutch transmission 12, in particular the idler gear 3, has a speed of greater than zero.
Fig. 4e zeigt ein elektrisches Umladen von der Batterie 82 zur Batterie 86, wobei das Doppelkupplungsgetriebe 12 eine Drehzahl von 0 oder größer als 0 aufweisen kann. Mit anderen Worten wird beispielsweise bei der in Fig. 4e veranschaulichten Betriebsart elektrischer Strom von der Batterie 82 in die Batterie 86 transferiert beziehungsweise umgeladen, ohne hierbei jedoch das Losrad 3, wie es bei dem mechanischen Umladen vorgesehen ist, anzutreiben beziehungsweise antreiben zu müssen. In Fig. 4f erfolgt das elektrische Umladen, nun jedoch von der Batterie 86 zur Batterie 82, wobei das Losrad 3 eine Drehzahl von 0 aufweist beziehungsweise aufweisen kann. Das beschriebene mechanische Umladen kann beispielsweise bei der ersten Ausführungsform und bei der zweiten Ausführungsform realisiert werden. Das genannte elektrische Umladen ist vorzugsweise bei der in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsform realisierbar. 4e shows an electrical transfer from the battery 82 to the battery 86, wherein the dual-clutch transmission 12 may have a speed of 0 or greater than 0. In other words, in the mode of operation illustrated in FIG. 4e, for example, electric power is transferred from the battery 82 to the battery 86 transhipped, but without driving the idler gear 3, as it is intended in the mechanical reload to drive or have to drive. In Fig. 4f, the electrical transfer takes place, but now from the battery 86 to the battery 82, wherein the idler gear 3 has a speed of 0 or may have. The described mechanical reloading can be realized, for example, in the first embodiment and in the second embodiment. Said electrical reloading is preferably realizable in the second embodiment shown in FIG.

Claims

Daimler AG Patentansprüche Daimler AG claims
1. Antriebsstrang (10) für ein Fahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug, mit einem zwei Teilgetriebe (14, 16) aufweisenden Doppelkupplungsgetriebe (12), und mit wenigstens einer seitlich der Teilgetriebe (14, 16) und achsparallel zu diesen angeordneten und in einem Motorbetrieb und einem Generatorbetrieb betreibbaren elektrischen Maschine (46), welche mit einem der Teilgetriebe (14, 16) gekoppelt ist, A drive train (10) for a vehicle, in particular a hybrid vehicle, with a two-part transmission (14, 16) having dual-clutch transmission (12), and arranged with at least one side of the partial transmission (14, 16) and axially parallel to these and in a motor operation and a generator mode operable electric machine (46) coupled to one of the partial transmissions (14, 16),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die elektrische Maschine (46) wenigstens einen ersten Anschluss (72), über welchen die elektrische Maschine (46) mit einem mit einer ersten elektrischen Spannung betreibbaren ersten Stromnetz (68) des Fahrzeugs elektrisch verbindbar ist, und wenigstens einen zweiten Anschluss (74) aufweist, über welchen die elektrische Maschine (46) mit einem mit einer gegenüber der ersten elektrischen Spannung höheren zweiten elektrischen Spannung betreibbaren zweiten Stromnetz (70) des Fahrzeugs elektrisch verbindbar ist.  the electric machine (46) has at least one first connection (72) via which the electric machine (46) can be electrically connected to a first power network (68) of the vehicle which can be operated with a first electrical voltage, and has at least one second connection (74) , via which the electrical machine (46) can be electrically connected to a second power network (70) of the vehicle which can be operated with a second electrical voltage higher than the first electrical voltage.
2. Antriebsstrang (10) nach Anspruch 1 , 2. Drive train (10) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine mit der elektrischen Maschine (46) elektrisch verbundene Leistungselektronik (66) vorgesehen ist, welche direkt an der elektrischen Maschine (46) befestigt ist.  a power electronics (66) electrically connected to the electric machine (46) is provided, which is directly attached to the electrical machine (46).
3. Antriebsstrang (10) nach Anspruch 2, 3. Drive train (10) according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Leistungselektronik (66) koaxial zur elektrischen Maschine (46) angeordnet ist. the power electronics (66) is arranged coaxially with the electrical machine (46).
4. Antriebsstrang (10) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, 4. Drive train (10) according to one of claims 2 or 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die elektrische Maschine (46) in axialer Richtung, insbesondere in koaxialer  the electric machine (46) in the axial direction, in particular in coaxial
Richtung, mit der Leistungselektronik (66) elektrisch kontaktiert ist.  Direction with the power electronics (66) is electrically contacted.
5. Antriebsstrang (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, 5. Drive train (10) according to one of claims 2 to 4,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die elektrische Maschine (46) in axialer Richtung, insbesondere in koaxialer Richtung, mit der Leistungselektronik (66) verschraubt ist.  the electric machine (46) is screwed to the power electronics (66) in the axial direction, in particular in the coaxial direction.
6. Äntriebsstrang (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, 6. driveline (10) according to any one of claims 2 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
in axialer Richtung zwischen der elektrischen Maschine (46) und der  in the axial direction between the electric machine (46) and the
Leistungselektronik (66) wenigstens ein Zahnrad (58) angeordnet ist, über welches die elektrische Maschine (46) mit dem einen Teilgetriebe (16) gekoppelt ist.  Power electronics (66) at least one gear (58) is arranged, via which the electric machine (46) is coupled to the one partial transmission (16).
7. Antriebsstrang (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Drive train (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die elektrische Maschine (46) als vormontierbares Modulteil ausgebildet ist, welches an das Doppelkupplungsgetriebe (12) angebunden ist.  the electric machine (46) is designed as a preassemblable module part, which is connected to the dual-clutch transmission (12).
8. Antriebsstrang (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. Drive train (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die elektrische Maschine (46)  the electric machine (46)
- in einer ersten Betriebsart betreibbar ist, in welcher die elektrische Maschine (46) hinsichtlich ihrer ersten Spannungslage und des ersten Stromnetzes (68) und hinsichtlich ihrer zweiten Spannungslage und des zweiten Stromnetzes (70) in einem Generatorbetrieb betreibbar ist, und/oder  - Is operable in a first mode in which the electrical machine (46) in terms of their first voltage and the first power grid (68) and in terms of their second voltage and the second power system (70) is operable in a generator mode, and / or
- in einer zweiten Betriebsart betreibbar ist, in welcher die elektrische Maschine (46) hinsichtlich ihrer ersten Spannungslage und des ersten Stromnetzes (68) und hinsichtlich ihrer zweiten Spannungslage und des zweiten Stromnetzes (70) in einem Motorbetrieb betreibbar ist, und/oder  - Is operable in a second operating mode, in which the electrical machine (46) in terms of their first voltage and the first power grid (68) and in terms of their second voltage and the second power grid (70) is operable in a motor operation, and / or
- in einer dritten Betriebsart betreibbar ist, in welcher die elektrische Maschine (46) hinsichtlich ihrer ersten Spannungslage und des ersten Stromnetzes (68) im Motorbetrieb und hinsichtlich ihrer zweiten Spannungslage und des zweiten Stromnetzes (70) im Generatorbetrieb betreibbar ist, und/oder - in einer vierten Betriebsart betreibbar ist, in welcher die elektrische Maschine (46) hinsichtlich ihrer ersten Spannungslage und des ersten Stromnetzes (68) im Generatorbetrieb und hinsichtlich ihrer zweiten Spannungslage und des zweiten Stromnetzes (70) im Motorbetrieb betreibbar ist. - Is operable in a third operating mode, in which the electrical machine (46) in terms of their first voltage and the first power system (68) in the engine operation and in terms of their second voltage and the second power system (70) is operable in the generator mode, and / or - Is operable in a fourth operating mode, in which the electrical machine (46) in terms of their first voltage and the first power grid (68) in the generator mode and in terms of their second voltage and the second power system (70) is operable during engine operation.
9. Antriebsstrang (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. Drive train (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
- die Stromnetze (68, 70) über einen Gleichspannungswandler (90) elektrisch  - The power grids (68, 70) via a DC-DC converter (90) electrically
miteinander verbunden sind und/oder dass  are connected to each other and / or that
- in den Stromnetzen (68, 70) jeweils wenigstens eine Batterie (82, 86) zum  - In the power networks (68, 70) each have at least one battery (82, 86) for
Speichern von elektrischem Strom angeordnet ist, wobei  Saving electric current is arranged, wherein
o eine fünfte Betriebsart vorgesehen ist, in welcher elektrischer Strom von der in einem der Stromnetze (68, 70) angeordneten Batterie (82) zu der im anderen Stromnetz (68, 70) angeordneten Batterie (86) übertragbar ist und/oder o eine sechste Betriebsart vorgesehen ist, in welcher elektrischer Strom von der in dem anderen Stromnetz (68, 70) angeordneten Batterie (82) zu der in dem einen Stromnetz (68, 70) angeordneten Batterie (86) übertragbar ist.  o a fifth mode is provided in which electrical power from the in one of the power grids (68, 70) arranged battery (82) to the other power grid (68, 70) arranged battery (86) is transferable and / or o a sixth Operating mode is provided, in which electrical power from the in the other power grid (68, 70) arranged battery (82) to the one in the power grid (68, 70) arranged battery (86) is transferable.
10. Fahrzeug, insbesondere Hybridfahrzeug, mit einem Antriebsstrang (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 10. vehicle, in particular hybrid vehicle, with a drive train (10) according to one of the preceding claims.
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