WO2020020401A2 - Hybridgetriebe, hybrid-antriebsanordnung und verfahren zum betreiben einer hybrid-antriebsanordnung - Google Patents

Hybridgetriebe, hybrid-antriebsanordnung und verfahren zum betreiben einer hybrid-antriebsanordnung Download PDF

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    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a hybrid transmission, a hybrid drive arrangement with the hybrid transmission and a method for operating the hybrid drive arrangement.
  • Hybrid drive units are known from the prior art, which comprise two electrical machines and at least one coupling device. There is one between an electrical machine and an output element.
  • Known hybrid drive systems comprise two electrical machines and a transmission, a coupling device being arranged between one of the electrical machines and the transmission in order to couple or uncouple this electrical machine.
  • the transmission is often a
  • Automatic gearbox or dual clutch gearbox The choice of gear can also depend on the design of the electrical machine. For example, with a correspondingly high output, it is one for driving the motor vehicle
  • Drive arrangements are also known, which comprise two electrical machines, a gear unit, a disconnect clutch as well as further coupling devices and an internal combustion engine, in order to implement a wide variety of driving modes for a motor vehicle.
  • the two electrical machines are for different performances.
  • the electric machine with higher power is used as a drive unit.
  • the electrical machine with lower power has a negligible drag torque and is accordingly preferably used for the recuperation of electrical energy.
  • the present invention is based on the object of providing a hybrid transmission, a hybrid drive arrangement and a method for operating a hybrid drive arrangement, with which the most varied operating or driving states of the hybrid transmission can be achieved in a simple, inexpensive and space-saving manner or the hybrid drive arrangement equipped motor vehicles can be realized.
  • the invention in a first aspect, relates to a hybrid transmission, comprising a connection device for coupling to an internal combustion engine Separating clutch, a first electrical machine, a first coupling device and an output device of the hybrid transmission, which are connected to one another in series.
  • the connection device is mechanically coupled to the input side of the clutch and the output side of the clutch is coupled to a rotor of the first electrical machine.
  • the machine is coupled to the input side of the first clutch device and the output side of the first clutch device is coupled to the output device of the hybrid transmission.
  • the output side of the first clutch device is coupled to the output device of the hybrid transmission.
  • Hybrid gearbox just arranged an electrical machine.
  • a differential gear can be arranged on the output device, or the output device can be formed by this output device.
  • Coupling devices thus define a first torque transmission path between the connection device and the output device.
  • the first electrical machine provided according to the invention has a significantly lower nominal power and consequently makes no significant contribution to the drive power of a motor vehicle equipped with the hybrid transmission.
  • the hybrid transmission further has a second clutch device, which in one of the disconnect clutch, the first electrical machine and the first
  • Coupling device defined first torque transmission path parallel second torque transmission path is arranged.
  • an input side of the second coupling device is coupled to the connection device for connection to an internal combustion engine, and the output side of the second coupling device is connected to the
  • At least one of the mentioned clutches or clutch devices can be used as a multi-plate clutch, preferably as a wet-running multi-plate clutch,
  • Gear ratio arranged, and in the second torque transmission path between the second clutch device and the output device, a second gear ratio is arranged, wherein the second gear ratio realizes a different translation than the first gear ratio.
  • the translation implemented with the second translation stage is preferably significantly larger, at least 1.5 times larger than the translation implemented with the first translation stage.
  • At least one of the gear ratios is advantageously designed as a spur gear set. This enables the hybrid transmission to be designed essentially without claws and synchronizing elements as well as the actuators required for this.
  • the output element itself can be a differential gear.
  • Differential gearbox is used to connect the drive shafts of wheels of the axle driven by the hybrid transmission, in particular the front axle.
  • the two coupling devices are partial clutches
  • Coupling device and second coupling device are arranged at least in regions in the axial direction, based on the axis of rotation of the rotor of the first electrical machine, within a space radially enclosed by the rotor of the first electrical machine.
  • Another aspect of the present invention is a hybrid drive arrangement which has a hybrid transmission according to the invention, the hybrid transmission being assigned to a first axis of a motor vehicle to be driven, and a second electrical machine which is assigned to a second axis and in this way with the first electrical machine is electrically conductively connected that the second electrical machine can be operated at least indirectly by electrical energy generated by means of the first electrical machine.
  • the hybrid transmission is thus on the first axis assigned to it
  • Torque can be applied.
  • the operation of the second electrical machine can be realized in that the second electrical machine is directly connected to the first electrical machine, ie without the interposition of a power store, so that electrical energy generated by the first electrical machine can be implemented in the second electrical machine for the purpose of driving it is.
  • the second electrical machine can also be connected to the first electrical machine via a power store, such as a battery of a hybrid vehicle, so that electrical energy generated by the first electric machine can first be stored in the power store and from there the second one electrical machine for the purpose of driving it can be fed.
  • a power store such as a battery of a hybrid vehicle
  • the invention can thus be used for a configuration with two driven vehicle axles. Through the possibility of driving the front axle or the rear axle.
  • the rear axle or both axles can be selected which axle is driven.
  • the axis can be operated accordingly, where there is an increased torque requirement, such as when using snow chains.
  • Gearbox with only two gear ratios in order to be able to cover the desired speed range or torque range, since the internal combustion engine and the first electrical machine can be operated together in an optimal manner.
  • Machine can be operated as a generator and the associated conversion of mechanical energy into electrical energy with a high overall efficiency.
  • the application of the hybrid transmission according to the invention is not limited to the interaction with a second, electromotive driven axis, but the correct hybrid transmission can also be used in Motor vehicles without a second, electric motor-driven axle are used and implement the operating states mentioned in this regard, for example in a simple P2 concept or as a so-called range extender.
  • the second electrical machine can in particular be an electrical one
  • At least one of the two electrical machines can be oil or water-cooled.
  • the cooling processes within the hybrid transmission and in particular the clutches or clutch devices can be controlled in particular via electric pump actuators.
  • At least one of the two electrical machines can be one
  • the hybrid drive arrangement according to the invention comprises an internal combustion engine, the output of which is mechanically linked to the
  • Connection device of the hybrid transmission is coupled.
  • This vibration damper is preferably an arc spring damper with a centrifugal pendulum.
  • the present invention relates to a method for operating the hybrid drive arrangement according to the invention in one of the operating states: i) charging a battery when a motor vehicle equipped with the hybrid drive arrangement is at a standstill:
  • a motor vehicle equipped with the hybrid drive arrangement is driven by the internal combustion engine, and the disconnect clutch and the first coupling device and / or second coupling device are closed, so that the one equipped with the hybrid drive arrangement
  • Motor vehicle is partly driven by the internal combustion engine, and the motor vehicle is partly driven by the first electric machine as a further drive motor.
  • Gear ratio operation can therefore be realized by delivering a high torque and relatively low rotational speeds, such as required when starting a motor vehicle, or by delivering a relatively low torque and high rotational speeds, such as for a freeway trip.
  • a motor vehicle equipped with the hybrid drive arrangement is driven by means of the internal combustion engine, and the separating clutch and the first coupling device and / or second coupling device are closed and the first electrical machine driven by the internal combustion engine is operated as a generator, the electrical energy generated thereby Battery is fed for storage.
  • the load point shift can be influenced by the selection of the use of a respective torque transmission path with an integrated gear ratio.
  • the load point shift enables the operation of the internal combustion engine with simultaneous drive of the generator-operated first electrical machine with a very high efficiency and consequently very fuel and
  • the first electrical machine is operated as an electromotive drive and the first coupling device is closed.
  • recuperation mode With this pure electric drive, it should not be excluded that, in addition to the first electric machine, the second electric machine also serves to drive the motor vehicle. vi) recuperation mode:
  • the output device of the hybrid transmission is driven by the kinetic energy of the motor vehicle equipped with the hybrid drive arrangement, the first clutch device is closed and the first electrical machine is operated as a generator.
  • the electrical energy obtained can be stored in the battery of the motor vehicle.
  • recuperation mode can also be used to brake the
  • a motor vehicle equipped with the hybrid drive arrangement is driven by means of the internal combustion engine, the separating clutch and the first clutch device or the second clutch device being closed.
  • Load point shift is depending on the use of a respective torque transmission path via the first coupling device or the second
  • the motor vehicle equipped with the hybrid drive arrangement according to the invention can be driven in different gear ratios.
  • the first gear ratio stage in the first torque transmission path can be used for starting off or when an increased torque is generally required on the driven wheels.
  • the hybrid transmission 3 comprises a connection device 4 for connection to a vibration damper 2, which in turn is rotationally fixed to the output of a
  • connection device 4 is rotationally fixed via a first one shown in FIG.
  • Splines 5 connected to the input side 11 of a clutch 10.
  • the output side 12 of the separating clutch 10 is in turn non-rotatably coupled to the rotor 22 of a first electrical machine, which is rotatably mounted about a rotation axis 24 within the stator 21 of the first electrical machine.
  • the rotor 22 of the first electrical machine 20 is furthermore non-rotatably coupled to the input side 31 of a first coupling device 30.
  • the output side 32 of the first coupling device 30 is coupled to a first transmission stage i1 via a second spline 33 shown in FIG.
  • the first translation stage is i1 by a first
  • Gear pair 71 formed from two spur gears, which realizes a first translation.
  • An output device 40 is coupled to the output of the first transmission stage i1, in order to output the torque generated by the internal combustion engine 1 or the first electrical machine 20.
  • the hybrid transmission 3 thus realizes a first torque transmission path 50 from the connection device 4 to the output device 40.
  • the hybrid transmission 3 further comprises a branch 6 to which the input side 61 of a second one
  • Coupling device 60 is connected.
  • the output side 62 of the second clutch device 60 is connected to a second transmission stage i2, which in turn is coupled to the output device 40.
  • Figure 2 in particular shows that the output side 62 of the second
  • Coupling device 60 is non-rotatably coupled to the second transmission stage i2 by means of a third spline 63.
  • the hybrid transmission 3 thus forms a second torque transmission path 70 between the connection device 4 and the output device 40 via the second clutch device 60 and the second transmission ratio i2.
  • the second transmission stage i2 is formed by a second pair of gears 72 made of two spur gears, which implements a second transmission. It can be seen from the size relationships of the two gear pairs 71, 72 that the second transmission stage i2 implements a larger transmission ratio than the first transmission stage i1.
  • both the separating clutch 10 and the two clutch devices 30, 60 are arranged in a space-saving manner completely within a space 23 radially surrounded radially by the rotor 22 of the first electrical machine 20.
  • Coupling device 60 arranged radially nested.
  • FIG. 2 also shows that the output device 40 is connected in a rotationally fixed manner to a third pair of gear wheels 73, which generated one from the hybrid transmission 3
  • Rotary motion to a connected differential gear 80 transmits.
  • the differential gear 80 distributes the rotary movement or the applied torque to the two drive shafts 101 of a first axle 100, on which, as shown in FIG. 1, wheels 102 of a motor vehicle are arranged.
  • FIG. 3 also shows the hybrid transmission 3 according to the invention with the first axle 100 connected to it as the front axle with drive shafts 101 and wheels 102 in the illustrated hybrid drive arrangement 200 according to the invention. It can be seen that a motor vehicle equipped with this would already be drivable with the hybrid transmission 3 according to the invention alone.
  • the hybrid drive arrangement 200 also provides a second axle 210, here designed as a rear axle, the drive shafts 101 of which are coupled to a second electrical machine 220, which is preferably designed as an electrical drive axle.
  • the hybrid transmission 3 according to the invention or the hybrid drive arrangement 200 according to the invention can be operated in different modes.
  • the internal combustion engine 1 is operated in a motor vehicle and the clutch 10 is closed, so that the first electrical machine 20 is driven by the
  • Internal combustion engine 1 is driven and operated as a generator.
  • the electrical energy generated thereby preferably does not become one here
  • the internal combustion engine 1 is also operated, the disconnect clutch is closed and the first electrical machine is operated as a generator, but in this operating mode the electrical energy generated thereby is supplied to the second electrical machine 200 for the purpose of driving the motor vehicle.
  • a motor vehicle equipped with the hybrid drive arrangement 200 is driven by means of the internal combustion engine 1, the disconnect clutch 10 and the first clutch device 30 and / or second clutch device 60 being closed, so that the motor vehicle is driven proportionally by means of the internal combustion engine 1 is, and is driven proportionally by means of the first electrical machine 20 as a further drive motor.
  • the first electric machine 20 is operated as an electric motor drive and the first clutch device 30 is closed.
  • recuperation mode the output device 40 of the hybrid transmission 3 is driven by the kinetic energy of the motor vehicle equipped with the hybrid drive arrangement 200, the first clutch device 30 being closed and the first electrical machine 20 being operated as a generator.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe, eine Hybrid-Antriebsanordnung mit dem Hybridgetriebe und ein Verfahren zum Betreiben der Hybrid-Antriebsanordnung. Das Hybridgetriebe (3) umfasst eine Anschlusseinrichtung (4) zur Ankopplung an eine Verbrennungskraftmaschine (1), eine Trennkupplung (10), eine erste elektrische Maschine (20), eine erste Kupplungseinrichtung (30) sowie eine Abtriebseinrichtung (40) des Hybridgetriebes (3), die in Reihe miteinander verbunden sind, wobei die Anschlusseinrichtung (4) mechanisch mit der Eingangsseite (11) der Trennkupplung gekoppelt ist, die Ausgangsseite (12) der Trennkupplung (10) mit einem Rotor (22) der ersten elektrischen Maschine (20) gekoppelt ist, der Rotor (22) der ersten elektrischen Maschine (20) mit der Eingangsseite (31) der ersten Kupplungseinrichtung (30) gekoppelt ist, und die Ausgangsseite (32) der ersten Kupplungseinrichtung (30) mit der Abtriebseinrichtung (40) des Hybridgetriebes (3) gekoppelt ist. Mit dem hier vorgeschlagenen Hybridgetriebe und der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsanordnung werden Einrichtungen zur Verfügung gestellt, die in kostengünstiger sowie bauraumsparender Weise eine hohe Anzahl unterschiedlicher Modi zum Betreiben der Hybrid-Antriebsanordnung gewährleisten.

Description

Hybridgetriebe, Hybrid-Antriebsanordnung und Verfahren zum Betreiben einer
Hybrid-Antriebsanordnung
Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe, eine Hybrid-Antriebsanordnung mit dem Hybridgetriebe und ein Verfahren zum Betreiben der Hybrid-Antriebsanordnung.
Aus dem Stand der Technik sind Hybrid-Antriebseinheiten bekannt, welche zwei elektrische Maschinen sowie zumindest eine Kupplungseinrichtung umfassen. Dabei ist zwischen einer elektrischen Maschine und einem Ausgangselement einer
Verbrennungskraftmaschine eine Kupplungseinrichtung, insbesondere eine
Trennkupplung angeordnet. Eine solche Anordnung wird auch als P2-Anordnung bezeichnet. Da die Verbrennungskraftmaschine vom restlichen Antriebsstrang abgekoppelt werden kann, sind eine rein elektrische Fahrt durch die jeweils andere elektrische Maschine sowie eine Rekuperation ohne Leistungseinbußen durch das Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine realisierbar. Dabei sind
unterschiedliche Kupplungseinrichtungen wie z.B. Doppelkupplungsvorrichtungen realisierbar.
Bekannte Hybrid-Antriebssysteme umfassen zwei elektrische Maschinen sowie ein Getriebe, wobei zwischen einer der elektrischen Maschinen und dem Getriebe eine Kupplungseinrichtung angeordnet ist, um diese elektrische Maschine einzukuppeln oder abzukuppeln. Das Getriebe ist in einer solchen Ausführung oftmals ein
Automatikgetriebe bzw. Doppelkupplungsgetriebe. Die Wahl des Getriebes kann auch von der Auslegung der elektrischen Maschine abhängig sein. So ist es beispielsweise bei entsprechend hoher Leistung einer für den Antrieb des Kraftfahrzeugs
eingerichteten elektrischen Maschine, welche somit in einen großen Drehzahlbereich betrieben werden kann, nicht zwingend notwendig, dass das Getriebe mehrere Übersetzungsstufen ausbildet.
Bekannt sind weiterhin Antriebsanordnungen, welche zwei elektrische Maschinen, eine Getriebeeinheit, eine Trennkupplung sowie weitere Kupplungseinrichtungen und eine Verbrennungskraftmaschine umfassen, um verschiedenste Fahr-Modi für ein Kraftfahrzeug zu realisieren. Die beiden elektrischen Maschinen sind für unterschiedliche Leistungen ausgelegt. Die elektrische Maschine mit höherer Leistung wird als Antriebseinheit genutzt. Die elektrische Maschine mit geringerer Leistung weist ein vernachlässigbares Schleppmoment auf und wird dementsprechend bevorzugt für die Rekuperation von elektrischer Energie genutzt.
Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik auch sogenannte leistungsverzweigte Hybride bekannt.
Insbesondere für Anforderungen erhöhter Sportlichkeit des anzutreibenden Fahrzeugs oder auch erhöhter Geländegängigkeit kann es notwendig sein, mehrere Achsen des Kraftfahrzeugs anzutreiben.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Hybridgetriebe, eine Hybrid-Antriebsanordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Hybrid-Antriebsanordnung zur Verfügung zu stellen, mit denen in einfacher, kostengünstiger und bauraumsparender Weise unterschiedlichste Betriebs- bzw. Fahrzustände von mit dem Hybridgetriebe bzw. der Hybrid-Antriebsanordnung ausgerüsteten Kraftfahrzeugen realisiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Hybridgetriebe nach Anspruch 1 , durch die erfindungsgemäße Hybrid-Antriebsanordnung nach Anspruch 7 und durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Hybrid-Antriebsanordnung nach Anspruch 10 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Hybridgetriebes sind in den Unteransprüchen 2-6 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Hybrid- Antriebsanordnung sind in den Unteransprüchen 8 und 9 angegeben.
Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Hybridgetriebe, umfassend eine Anschlusseinrichtung zum Ankoppeln an eine Verbrennungskraftmaschine, eine Trennkupplung, eine erste elektrische Maschine, eine erste Kupplungseinrichtung sowie eine Abtriebseinrichtung des Hybridgetriebes, die in Reihe miteinander verbunden sind. Die Anschlusseinrichtung ist mechanisch mit der Eingangsseite der Trennkupplung gekoppelt und die Ausgangsseite der Trennkupplung ist mit einem Rotor der ersten elektrischen Maschine gekoppelt. Der Rotor der elektrischen
Maschine ist mit der Eingangsseite der ersten Kupplungseinrichtung gekoppelt und die Ausgangsseite der ersten Kupplungseinrichtung ist mit der Abtriebseinrichtung des Hybridgetriebes gekoppelt. Vorzugsweise ist in dem erfindungsgemäßen
Hybridgetriebe lediglich eine elektrische Maschine angeordnet.
An der Abtriebseinrichtung kann ein Differenzialgetriebe angeordnet sein, oder die Abtriebseinrichtung kann durch diese Abtriebseinrichtung ausgebildet sein.
Die Trennkupplung, die erste elektrische Maschine sowie die erste
Kupplungseinrichtung definieren somit einen ersten Drehmoment-Übertragungspfad zwischen der Anschlusseinrichtung und der Abtriebseinrichtung.
Damit ist es möglich, die folgenden Betriebszustände zu realisieren:
- Laden einer Batterie im Stillstand eines mit der Hybrid-Antriebsanordnung
ausgestatteten Kraftfahrzeugs, wobei die Verbrennungskraftmaschine betrieben wird, die Trennkupplung geschlossen wird und die von der Verbrennungskraftmaschine angetriebene erste elektrische Maschine als Generator betrieben wird und die dadurch generierte elektrische Energie einer Batterie zwecks Speicherung zugeführt wird,
- serieller Betrieb, bei dem die Verbrennungskraftmaschine betrieben wird, die
Trennkupplung geschlossen wird und die erste elektrische Maschine als Generator betrieben wird und die dadurch generierte elektrische Energie einer zweiten
elektrischen Maschine zwecks Antrieb des Kraftfahrzeugs zugeführt wird,
- rein elektromotorischer Antrieb, bei dem die erste elektrische Maschine als elektromotorischer Antrieb betrieben wird und die erste Kupplungseinrichtung geschlossen wird,
- Rekuperationsbetrieb, bei dem die Abtriebseinrichtung des Hybridgetriebes durch die Bewegungsenergie des mit der Hybrid-Antriebsanordnung ausgestatteten
Kraftfahrzeugs angetrieben wird, die erste Kupplungseinrichtung geschlossen wird und die erste elektrische Maschine generatorisch betrieben wird, und
- alleiniger Antrieb durch die Verbrennungskraftmaschine, bei dem ein mit der Hybrid- Antriebsanordnung ausgestattetes Kraftfahrzeug mittels der
Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird, wobei die Trennkupplung als auch die erste Kupplungseinrichtung geschlossen wird.
Es ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass an der Achse des anzutreibenden Kraftfahrzeugs, auf die das Hybridgetriebe wirkt, lediglich eine elektrische Maschine in Zusammenwirkung mit einer Verbrennungskraftmaschine in dem Hybridgetriebe betrieben wird. Dabei soll die Anordnung bzw. Verwendung einer weiteren
elektrischen Maschine im Hybridgetriebe an der vom Hybridgetriebe angetriebenen Achse nicht ausgeschlossen werden, insofern diese im Vergleich zur
erfindungsgemäß vorgesehenen ersten elektrischen Maschine eine wesentlich geringere Nennleistung aufweist und demzufolge keinen nennenswerten Beitrag zur Antriebsleistung eines mit dem Hybridgetriebe ausgestatteten Kraftfahrzeuges leistet.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hybridgetriebes ist vorgesehen, dass das Hybridgetriebe weiterhin eine zweite Kupplungseinrichtung aufweist, die in einem von der Trennkupplung, der ersten elektrischen Maschine sowie der ersten
Kupplungseinrichtung definierten ersten Drehmoment-Übertragungspfad parallel verlaufenden zweiten Drehmoment-Übertragungspfad angeordnet ist.
Entsprechend ist eine Eingangsseite der zweiten Kupplungseinrichtung mit der Anschlusseinrichtung zum Anschluss an eine Verbrennungskraftmaschine gekoppelt, und die Ausgangsseite der zweiten Kupplungseinrichtung ist mit der
Abtriebseinrichtung des Hybridgetriebes gekoppelt.
Damit sind weitere Betriebszustände realisierbar, nämlich:
- paralleler Betrieb, bei dem ein mit der Hybrid-Antriebsanordnung ausgestattetes Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird, und die Trennkupplung sowie die erste Kupplungseinrichtung und/ oder zweite Kupplungseinrichtung geschlossen werden, so dass ein mit der Hybrid- Antriebsanordnung ausgestattetes Kraftfahrzeug anteilig mittels der
Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird, und das Kraftfahrzeug anteilig mittels der ersten elektrischen Maschine als weiterer Antriebsmotor angetrieben wird,
- Betrieb mit Lastpunktverschiebung, bei dem ein mit der Hybrid-Antriebsanordnung ausgestattetes Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird, und die Trennkupplung sowie die erste Kupplungseinrichtung und/ oder zweite Kupplungseinrichtung geschlossen wird und die von der Verbrennungskraftmaschine angetriebene erste elektrische Maschine als Generator betrieben wird und die dadurch generierte elektrische Energie der Batterie zwecks Speicherung zugeführt wird, und
- alleiniger Antrieb durch die Verbrennungskraftmaschine, bei dem ein mit der Hybrid- Antriebsanordnung ausgestattetes Kraftfahrzeug mittels der
Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird, wobei die zweite Kupplungseinrichtung geschlossen wird.
Wenigstens eine der genannten Kupplungen bzw. Kupplungseinrichtungen kann dabei als Lamellenkupplung, vorzugsweise als nasslaufende Lamellenkupplung,
ausgestaltet sein.
In weiterer Ausgestaltung ist im ersten Drehmoment-Übertragungspfad zwischen der ersten Kupplungseinrichtung und der Abtriebseinrichtung eine erste
Übersetzungsstufe angeordnet, und im zweiten Drehmoment-Übertragungspfad zwischen der zweiten Kupplungseinrichtung und der Abtriebseinrichtung ist eine zweite Übersetzungsstufe angeordnet, wobei die zweite Übersetzungsstufe eine andere Übersetzung realisiert als die erste Übersetzungsstufe.
Dadurch lassen sich in den Betriebszuständen "paralleler Betrieb" und "Betrieb mit Lastpunktverschiebung" unterschiedliche Drehmomente bzw. Drehzahlen an der Abtriebseinrichtung realisieren, je nach Schließung einer jeweiligen
Kupplungseinrichtung und demzufolge Betätigung einer jeweiligen, mit der
betreffenden Kupplungseinrichtung gekoppelten Übersetzungsstufe. Vorzugsweise ist die mit der zweiten Übersetzungsstufe realisierte Übersetzung deutlich größer, mindestens 1 ,5 mal größer, als die von der ersten Übersetzungsstufe realisierte Übersetzung.
Wenigstens eine der Übersetzungsstufen ist dabei vorteilhafterweise als Stirnradsatz ausgebildet. Dies ermöglicht die Ausführung des Hybridgetriebes im Wesentlichen ohne Klauen und Synchronelemente sowie dafür benötigte Aktorik.
Das Abtriebselement selbst kann ein Differenzialgetriebe sein. Das
Differenzialgetriebe dient zum Anschluss der Antriebswellen von Rädern der mit dem Hybridgetriebe angetriebenen Achse, insbesondere der Vorderachse.
Weiterhin ist zwecks kompakter Gestaltung des Hybridgetriebes vorzugsweise vorgesehen, dass die beiden Kupplungseinrichtungen Teilkupplungen einer
Doppelkupplungsvorrichtung sind.
Zur weiteren volumensparenden Ausgestaltung des Hybridgetriebes ist vorgesehen, dass wenigstens zwei der drei Kupplungen Trennkupplung, erste
Kupplungseinrichtung und zweite Kupplungseinrichtung zumindest bereichsweise in axialer Richtung, bezogen auf die Rotationsachse des Rotors der ersten elektrischen Maschine, innerhalb eines vom Rotor der ersten elektrischen Maschine radial umschlossenen Raumes angeordnet sind.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Hybrid-Antriebsanordnung, die ein erfindungsgemäßes Hybridgetriebe aufweist, wobei das Hybridgetriebe einer ersten Achse eines anzutreibenden Kraftfahrzeug zugeordnet ist, sowie eine zweite elektrische Maschine aufweist, die einer zweiten Achse zugeordnet ist und derart mit der ersten elektrischen Maschine elektrisch leitfähig verbunden ist, dass die zweite elektrische Maschine von mittels der ersten elektrischen Maschine generierter elektrischer Energie zumindest indirekt betreibbar ist.
Mittels des Hybridgetriebes ist somit auf die ihm zugeordnete erste Achse
Drehmoment aufbringbar. Das Betreiben der zweiten elektrischen Maschine kann dadurch realisiert sein, dass die zweite elektrische Maschine unmittelbar, d.h. ohne Zwischenschaltung eines Stromspeichers, mit der ersten elektrischen Maschine verbunden ist, sodass mittels der ersten elektrischen Maschine generierte elektrische Energie in der zweiten elektrischen Maschine zwecks deren Antrieb umsetzbar ist.
Alternativ oder hinzukommend kann auch die zweite elektrische Maschine über einen Stromspeicher, wie zum Beispiel eine Batterie eines Hybridfahrzeugs, mit der ersten elektrischen Maschine verbunden sein, so dass von der ersten elektrischen Maschine generierte elektrische Energie zunächst im Stromspeicher gespeichert werden kann und von dort der zweiten elektrischen Maschine zwecks deren Antrieb zuführbar ist.
Die Erfindung ist somit für eine Konfiguration mit zwei angetriebenen Fahrzeugachsen einsetzbar. Durch Möglichkeit des Antriebs der Vorderachse oder auch der
Hinterachse oder beider Achsen gleichzeitig kann gewählt werden, welche Achse angetrieben wird. Demzufolge kann entsprechend die Achse betrieben werden, an der eine erhöhte Drehmoment-Anforderung besteht, wie zum Beispiel beim Gebrauch von Schneeketten.
Trotz Hinterradantrieb bedarf es keiner Kardanwelle, sondern lediglich einer hinsichtlich ihres Bauvolumens relativ klein bemessenen elektrischen Maschine, wie zum Beispiel einer elektrischen Achse.
Der an der Vorderachse realisierte Antrieb bedarf lediglich eines sehr kleinen
Getriebes mit nur zwei Übersetzungen, um den gewünschten Drehzahl-Bereich bzw. Drehmoment-Bereich abdecken zu können, da die Verbrennungskraftmaschine sowie die erste elektrische Maschine in optimaler Weise zusammen betrieben werden können.
Gleichzeitig ist ein kraftstoffsparender Betrieb möglich, da beim Betrieb der
Verbrennungskraftmaschine bei gleichzeitigem Betrieb der ersten elektrischen
Maschine als Generator und damit verbundener Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie mit einem insgesamt hohen Wirkungsgrad betreibbar ist.
Dabei ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Hybridgetriebes nicht auf die Zusammenwirkung mit einer zweiten, elektromotorisch angetriebenen Achse eingeschränkt, sondern das ordnungsgemäße Hybridgetriebe kann auch in Kraftfahrzeugen ohne zweite, elektromotorisch angetriebene Achse eingesetzt werden und die diesbezüglich genannten Betriebszustände realisieren, wie zum Beispiel in einem einfachen P2-Konzept oder als so genannter Range Extender.
Die zweite elektrische Maschine kann dabei insbesondere als elektrische
Antriebsachse, vorzugsweise an der Hinterachse eines Kraftfahrzeugs, ausgestaltet sein.
Wenigstens eine der beiden elektrischen Maschinen kann öl- oder wassergekühlt ausgeführt sein. Eine Steuerung der Kühlungsvorgänge innerhalb des Hybridgetriebes und insbesondere der Kupplungen bzw. Kupplungseinrichtungen kann insbesondere über elektrische Pumpenaktoren realisiert sein.
Des Weiteren kann wenigstens eine der beiden elektrischen Maschinen eine
Leistungselektronik aufweisen, die in oder an einem Gehäuse des Hybridgetriebes positioniert ist.
In weiterer Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemäße Hybrid-Antriebsanordnung eine Verbrennungskraftmaschine, deren Abtrieb mechanisch mit der
Anschlusseinrichtung des Hybridgetriebes gekoppelt ist.
Gegebenenfalls kann auch ein Schwingungsdämpfer zwischen der
Verbrennungskraftmaschine und dem Hybridgetriebe und demzufolge am Eingang des Hybridgetriebes angeordnet sein. Dieser Schwingungsdämpfer ist vorzugsweise ein Bogenfederdämpfer mit Fliehkraftpendel.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsanordnung in einem der Betriebszustände: i) Laden einer Batterie im Stillstand eines mit der Hybrid-Antriebsanordnung ausgestatteten Kraftfahrzeugs:
Hierbei wird die Verbrennungskraftmaschine betrieben, die Trennkupplung
geschlossen und die von der Verbrennungskraftmaschine angetriebene erste elektrische Maschine wird als Generator betrieben und die dadurch generierte elektrische Energie wird einer Batterie zwecks Speicherung zugeführt. ii) Serieller Betrieb:
Hierbei wird die Verbrennungskraftmaschine betrieben, die Trennkupplung
geschlossen und die erste elektrische Maschine wird als Generator betrieben, wobei die dadurch generierte elektrische Energie der zweiten elektrischen Maschine zwecks Antrieb des Kraftfahrzeugs zugeführt wird.
In dem Betriebszustand des seriellen Betriebs ist die zweite Kupplungseinrichtung geöffnet, da der Betrieb des Verbrennungsmotors lediglich zum Antrieb der generatorisch betriebenen ersten elektrischen Maschine dient, der eigentliche Antrieb des Kraftfahrzeugs jedoch mittels der zweiten elektrischen Maschine, vorzugsweise an der Hinterradachse, vorgenommen wird. Hier soll nicht ausgeschlossen sein, dass anteilig von der ersten elektrischen Maschine generierte elektrische Energie der Batterie zwecks Speicherung zugeführt wird. iii) Paralleler Betrieb:
Hierbei wird ein mit der Hybrid-Antriebsanordnung ausgestattetes Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine angetrieben, und die Trennkupplung sowie die erste Kupplungseinrichtung und/ oder zweite Kupplungseinrichtung werden geschlossen, so dass das mit der Hybrid-Antriebsanordnung ausgestattete
Kraftfahrzeug anteilig mittels der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird, und das Kraftfahrzeug anteilig mittels der ersten elektrischen Maschine als weiterer Antriebsmotor angetrieben wird.
Im Betriebszustand des parallelen Betriebs wird eine der beiden
Kupplungseinrichtungen geschlossen, um das Antriebsmoment der
Verbrennungskraftmaschine zum Antrieb des Fahrzeugs zu nutzen.
Beim parallelen Betrieb kann durch Auswahl des jeweiligen Drehmoment- Übertragungspfades und der darin angeordneten ersten oder zweiten
Übersetzungsstufe der Betrieb demnach mit Abgabe eines hohen Drehmoments und relativ geringen Drehgeschwindigkeiten, wie zum Beispiel beim Anfahren eines Kraftfahrzeugs benötigt, realisiert werden, oder mit Abgabe eines verhältnismäßig geringen Drehmoments und hohen Drehgeschwindigkeiten realisiert werden, wie zum Beispiel für eine Autobahnfahrt. iv) Betrieb mit Lastpunktverschiebung:
Hierbei wird ein mit der Hybrid-Antriebsanordnung ausgestattetes Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine angetrieben, und die Trennkupplung sowie die erste Kupplungseinrichtung und/ oder zweite Kupplungseinrichtung wird geschlossen und die von der Verbrennungskraftmaschine angetriebene erste elektrische Maschine wird als Generator betrieben, wobei die dadurch generierte elektrische Energie der Batterie zwecks Speicherung zugeführt wird.
Im Betrieb mit Lastpunktverschiebung wird wenigstens eine der beiden
Kupplungseinrichtungen geschlossen, um das Antriebsmoment der
Verbrennungskraftmaschine zum Antrieb des Fahrzeugs zu nutzen.
Zudem kann die Lastpunktverschiebung durch die Auswahl der Nutzung eines jeweiligen Drehmoment-Übertragungspfades mit darin integrierter Übersetzungsstufe beeinflusst werden.
Die Lastpunktverschiebung ermöglicht den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine bei gleichzeitigem Antrieb der generatorisch betriebenen ersten elektrischen Maschine mit einem sehr hohen Wirkungsgrad und demzufolge sehr kraftstoff- und
emissionssparend. v) Rein elektromotorischer Antrieb:
Hierbei wird die erste elektrische Maschine als elektromotorischer Antrieb betrieben und die erste Kupplungseinrichtung wird geschlossen.
Bei dieser reinen Elektrofahrt soll nicht ausgeschlossen werden, dass zusätzlich zur ersten elektrischen Maschine auch die zweite elektrische Maschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs dient. vi) Rekuperationsbetrieb:
Hierbei wird die Abtriebseinrichtung des Hybridgetriebes durch die Bewegungsenergie des mit der Hybrid-Antriebsanordnung ausgestatteten Kraftfahrzeugs angetrieben, die erste Kupplungseinrichtung wird geschlossen und die erste elektrische Maschine wird generatorisch betrieben. Im Rekuperationsbetrieb kann die gewonnene elektrische Energie in der Batterie des Kraftfahrzeugs gespeichert werden.
Des Weiteren lässt sich der Rekuperationsbetrieb auch zum Bremsen des
Kraftfahrzeugs mittels des in der ersten elektrischen Maschine zu überwindenden Drehmoments einsetzen. vii) Alleiniger Antrieb durch die Verbrennungskraftmaschine:
Hierbei wird ein mit der Hybrid-Antriebsanordnung ausgestattetes Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine angetrieben, wobei die Trennkupplung als auch die erste Kupplungseinrichtung, oder die zweite Kupplungseinrichtung geschlossen wird.
Beim alleinigen Antrieb durch die Verbrennungskraftmaschine werden entweder die Trennkupplung und die erste Kupplungseinrichtung geschlossen, um das
Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine auf die Achse des Kraftfahrzeugs zu bringen, oder aber lediglich die zweite Kupplungseinrichtung wird geschlossen, welches beim rein verbrennungsmotorischen Antrieb die bevorzugte Variante ist.
Bei den Betriebszuständen "paralleler Betrieb" sowie "Betrieb mit
Lastpunktverschiebung" ist je nach Nutzung eines jeweiligen Drehmoment- Übertragungspfades über die erste Kupplungseinrichtung bzw. die zweite
Kupplungseinrichtung sowie dahinter geschaltete Übersetzungsstufen das mit der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsanordnung ausgestattete Kraftfahrzeug in unterschiedlichen Übersetzungsstufen antreibbar. So kann insbesondere die erste Übersetzungsstufe im ersten Drehmoment-Übertragungspfad zum Anfahren genutzt werden oder wenn generell ein erhöhtes Drehmoment an den angetriebenen Rädern gefordert ist.
Für höhere Geschwindigkeiten und einen höheren Drehzahlbereich empfiehlt sich die Nutzung des zweiten Drehmoment-Übertragungspfades mit der darin integrierten zweiten Übersetzungsstufe. Es folgt eine Zusammenfassung der unterschiedlichen Betriebsmodi, wobei mit i1 die erste Übersetzungsstufe bezeichnet ist und mit i2 die zweite Übersetzungsstufe bezeichnet ist.
Figure imgf000014_0001
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
Fig. 1 : ein erfindungsgemäßes Hybridgetriebe in schematischer Ansicht,
Fig. 2: ein erfindungsgemäßes Hybridgetriebe in detaillierter Ansicht, und
Fig. 3: eine erfindungsgemäße Hybrid-Antriebsanordnung in schematischer Ansicht.
Zunächst wird der Aufbau des erfindungsgemäßen Hybridgetriebes anhand der Figuren 1 und 2 erläutert.
Das Hybridgetriebe 3 umfasst eine Anschlusseinrichtung 4 zum Anschluss an einen Schwingungsdämpfer 2, der wiederum drehfest mit dem Ausgang einer
Verbrennungskraftmaschine 1 verbunden ist.
Die Anschlusseinrichtung 4 ist drehfest über eine in Figur 2 dargestellte erste
Steckverzahnung 5 mit der Eingangsseite 11 einer Trennkupplung 10 verbunden. Die Ausgangsseite 12 der Trennkupplung 10 ist wiederum drehfest mit dem Rotor 22 einer ersten elektrischen Maschine gekoppelt, der drehbar um eine Rotationsachse 24 innerhalb des Stators 21 der ersten elektrischen Maschine gelagert ist.
Der Rotor 22 der ersten elektrischen Maschine 20 ist des Weiteren drehfest mit der Eingangsseite 31 einer ersten Kupplungseinrichtung 30 gekoppelt. Die Ausgangsseite 32 der ersten Kupplungseinrichtung 30 ist über eine in Figur 2 dargestellte zweite Steckverzahnung 33 mit einer ersten Übersetzungsstufe i1 gekoppelt.
Wie Figur 2 entnehmbar ist, ist die erste Übersetzungsstufe i1 durch ein erstes
Zahnradpaar 71 aus zwei Stirnrädern ausgebildet, welches eine erste Übersetzung realisiert.
Mit dem Ausgang der ersten Übersetzungsstufe i1 ist eine Abtriebseinrichtung 40 gekoppelt, zur Abgabe des von der Verbrennungskraftmaschine 1 bzw. der ersten elektrischen Maschine 20 generierten Drehmoments.
Das erfindungsgemäße Hybridgetriebe 3 realisiert somit von der Anschlusseinrichtung 4 bis zur Abtriebseinrichtung 40 einen ersten Drehmoment-Übertragungspfad 50. Wie insbesondere aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst das Hybridgetriebe 3 des Weiteren eine Verzweigung 6, an die die Eingangsseite 61 einer zweiten
Kupplungseinrichtung 60 angeschlossen ist. Die Ausgangsseite 62 der zweiten Kupplungseinrichtung 60 ist mit einer zweiten Übersetzungsstufe i2 verbunden, die wiederum mit der Abtriebseinrichtung 40 gekoppelt ist.
Insbesondere Figur 2 stellt dabei dar, dass die Ausgangsseite 62 der zweiten
Kupplungseinrichtung 60 mittels einer dritten Steckverzahnung 63 mit der zweiten Übersetzungsstufe i2 drehfest gekoppelt ist.
Somit bildet das Hybridgetriebe 3 zwischen der Anschlusseinrichtung 4 und der Abtriebseinrichtung 40 über die zweite Kupplungseinrichtung 60 und die zweite Übersetzungsstufe i2 einen zweiten Drehmoment-Übertragungspfad 70 aus.
Wie Figur 2 entnehmbar ist, ist die zweite Übersetzungsstufe i2 durch ein zweites Zahnradpaar 72 aus zwei Stirnrädern ausgebildet, welches eine zweite Übersetzung realisiert. Anhand der Größenverhältnisse der beiden Zahnradpaare 71 , 72 ist erkennbar, dass die zweite Übersetzungsstufe i2 eine größere Übersetzung realisiert als die erste Übersetzungsstufe i1.
Zudem ist in Figur 2 ersichtlich, dass sowohl die Trennkupplung 10 als auch die beiden Kupplungseinrichtungen 30,60 vollständig innerhalb eines radial vom Rotor 22 der ersten elektrischen Maschine 20 radial umschlossenen Raums 23 platzsparend angeordnet sind. Dabei sind die Trennkupplung 10 und die zweite
Kupplungseinrichtung 60 radial ineinander verschachtelt angeordnet.
Weiterhin zeigt Figur 2, dass die Abtriebseinrichtung 40 rotationsfest mit einem dritten Zahnradpaar 73 verbunden ist, welches eine vom Hybridgetriebe 3 erzeugte
Drehbewegung auf ein angeschlossenes Differenzialgetriebe 80 überträgt. Das Differenzialgetriebe 80 verteilt die Drehbewegung bzw. das anliegende Drehmoment auf die beiden Antriebswellen 101 einer ersten Achse 100, auf denen, wie in Figur 1 dargestellt, jeweils Räder 102 eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind.
In Figur 3 ist in der dargestellten erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsanordnung 200 das erfindungsgemäße Hybridgetriebe 3 mit daran angeschlossener erster Achse 100 als Vorderachse mit Antriebswellen 101 und Rädern 102 ebenfalls dargestellt. Es ist ersichtlich, dass ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug bereits alleine mit dem erfindungsgemäßen Hybridgetriebe 3 antreibbar wäre.
Die erfindungsgemäße Hybrid-Antriebsanordnung 200 sieht aber auch eine zweite Achse 210 vor, hier als Hinterachse ausgebildet, deren Antriebswellen 101 mit einer zweiten elektrischen Maschine 220 gekoppelt sind, die vorzugsweise als elektrische Antriebsachse ausgestaltet ist.
Der Betrieb des erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 3 bzw. der erfindungsgemäßen Hybrid- Antriebsanordnung 200 kann in unterschiedlichen Modi erfolgen.
Im Stillstand eines mit der Hybrid-Antriebsanordnung 200 ausgestatteten
Kraftfahrzeugs wird die Verbrennungskraftmaschine 1 betrieben und Trennkupplung 10 geschlossen, sodass die erste elektrische Maschine 20 von der
Verbrennungskraftmaschine 1 angetrieben wird und als Generator betrieben wird. Die dadurch generierte elektrische Energie wird vorzugsweise einer hier nicht
dargestellten Batterie zwecks Speicherung zugeführt.
Im sogenannten "seriellen Betrieb" wird ebenfalls die Verbrennungskraftmaschine 1 betrieben, die Trennkupplung geschlossen und die erste elektrische Maschine als Generator betrieben, wobei jedoch in diesem Betriebsmodus die dadurch generierte elektrische Energie der zweiten elektrischen Maschine 200 zwecks Antrieb des Kraftfahrzeugs zugeführt wird.
Im sogenannten "parallelen Betrieb" wird ein mit der Hybrid-Antriebsanordnung 200 ausgestattetes Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine 1 angetrieben, wobei die Trennkupplung 10 sowie die erste Kupplungseinrichtung 30 und/ oder zweite Kupplungseinrichtung 60 geschlossen werden, so dass das Kraftfahrzeug anteilig mittels der Verbrennungskraftmaschine 1 angetrieben wird, und anteilig mittels der ersten elektrischen Maschine 20 als weiterer Antriebsmotor angetrieben wird.
Im Betriebsmodus mit Lastpunktverschiebung wird ein mit der Hybrid- Antriebsanordnung 200 ausgestattetes Kraftfahrzeug mittels der
Verbrennungskraftmaschine 1 angetrieben und die Trennkupplung 10 sowie die erste Kupplungseinrichtung 30 und/ oder zweite Kupplungseinrichtung 60 werden geschlossen, sodass die von der Verbrennungskraftmaschine 1 angetriebene erste elektrische Maschine 20 als Generator betrieben wird und die dadurch generierte elektrische Energie der Batterie zwecks Speicherung zugeführt wird.
Beim rein elektromotorischen Antrieb wird die erste elektrische Maschine 20 als elektromotorischer Antrieb betrieben und die erste Kupplungseinrichtung 30 geschlossen.
Im Rekuperationsbetrieb wird die Abtriebseinrichtung 40 des Hybridgetriebes 3 durch die Bewegungsenergie des mit der Hybrid-Antriebsanordnung 200 ausgestatteten Kraftfahrzeugs angetrieben, wobei die erste Kupplungseinrichtung 30 geschlossen wird und die erste elektrische Maschine 20 generatorisch betrieben wird.
Beim alleinigen Antrieb durch die Verbrennungskraftmaschine 1 wird ein mit der Hybrid-Antriebsanordnung 200 ausgestattetes Kraftfahrzeug mittels der
Verbrennungskraftmaschine 1 angetrieben, wobei die Trennkupplung 10 als auch die erste Kupplungseinrichtung 30, oder die zweite Kupplungseinrichtung 60 geschlossen wird.
Mit dem hier vorgeschlagenen Hybridgetriebe und der erfindungsgemäßen Hybrid- Antriebsanordnung werden Einrichtungen zur Verfügung gestellt, die in
kostengünstiger sowie bauraumsparender Weise eine hohe Anzahl unterschiedlicher Modi zum Betreiben der Hybrid-Antriebsanordnung gewährleisten.
Bezuqszeichenliste
1 Verbrennungskraftmaschine
2 Schwingungsdämpfer
3 Hybridgetriebe
4 Anschlusseinrichtung
5 erste Steckverzahnung
6 Verzweigung
10 Trennkupplung
11 Eingangsseite der Trennkupplung
12 Ausgangsseite der T rennkupplung
20 erste elektrische Maschine
21 Stator
22 Rotor
23 vom Rotor radial umschlossener Raum
24 Rotationsachse
30 erste Kupplungseinrichtung
31 Eingangsseite der ersten Kupplungseinrichtung
32 Ausgangsseite der ersten Kupplungseinrichtung
33 zweite Steckverzahnung
40 Abtriebseinrichtung
50 erster Drehmoment-Übertragungspfad
11 erste Übersetzungsstufe
60 zweite Kupplungseinrichtung
61 Eingangsseite der zweiten Kupplungseinrichtung
62 Ausgangsseite der zweiten Kupplungseinrichtung
63 dritte Steckverzahnung
70 zweiter Drehmoment-Übertragungspfad
12 zweite Übersetzungsstufe
71 erstes Zahnradpaar
72 zweites Zahnradpaar
73 drittes Zahnradpaar 80 Differenzialgetriebe
100 Erste Achse
101 Antriebswelle
102 Rad
200 Hybrid-Antriebsanordnung
210 zweite Achse
220 zweite elektrische Maschine

Claims

Patentansprüche
1. Hybridgetriebe (3), umfassend eine Anschlusseinrichtung (4) zur Ankopplung an eine Verbrennungskraftmaschine (1 ), eine Trennkupplung (10), eine erste elektrische Maschine (20), eine erste Kupplungseinrichtung (30) sowie eine Abtriebseinrichtung (40) des Hybridgetriebes (3), die in Reihe miteinander verbunden sind, wobei die Anschlusseinrichtung (4) mechanisch mit der
Eingangsseite (11 ) der Trennkupplung (10) gekoppelt ist, die Ausgangsseite (12) der Trennkupplung (10) mit einem Rotor (22) der ersten elektrischen Maschine (20) gekoppelt ist, der Rotor (22) der elektrischen Maschine (20) mit der
Eingangsseite (31 ) der ersten Kupplungseinrichtung (30) gekoppelt ist,
und die Ausgangsseite (32) der ersten Kupplungseinrichtung (30) mit der
Abtriebseinrichtung (40) des Hybridgetriebes (3) gekoppelt ist.
2. Hybridgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Hybridgetriebe (3) weiterhin eine zweite Kupplungseinrichtung (60) aufweist, die in einem von der Trennkupplung (10), der ersten elektrischen Maschine (20) sowie der ersten Kupplungseinrichtung (30) definierten ersten Drehmoment- Übertragungspfad (50) parallel verlaufenden zweiten Drehmoment- Übertragungspfad (70) angeordnet ist.
3. Hybridgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten
Drehmoment-Übertragungspfad (50) zwischen der ersten Kupplungseinrichtung (30) und der Abtriebseinrichtung (40) eine erste Übersetzungsstufe (i1 )
angeordnet ist, und im zweiten Drehmoment-Übertragungspfad (70) zwischen der zweiten Kupplungseinrichtung (60) und der Abtriebseinrichtung (40) eine zweite Übersetzungsstufe (i2) angeordnet ist, wobei die zweite Übersetzungsstufe (i2) eine andere Übersetzung realisiert als die erste Übersetzungsstufe (i1 ).
4. Hybridgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (40) ein Differenzialgetriebe (80) ist.
5. Hybridgetriebe nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kupplungseinrichtungen (30,60) Teilkupplungen einer
Doppelkupplungsvorrichtung sind.
6. Hybridgetriebe nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der drei Kupplungen Trennkupplung (10), erste
Kupplungseinrichtung (30) und zweite Kupplungseinrichtung (60) zumindest bereichsweise in axialer Richtung, bezogen auf die Rotationsachse (24) des Rotors (22) der ersten elektrischen Maschine (20), innerhalb eines vom Rotor (22) der ersten elektrischen Maschine (20) radial umschlossenen Raumes (23) angeordnet sind.
7. Hybrid-Antriebsanordnung (200), umfassend ein Hybridgetriebe (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Hybridgetriebe (3) einer ersten Achse (100) eines anzutreibenden Kraftfahrzeug zugeordnet ist, sowie eine zweite elektrische Maschine (220), die einer zweiten Achse (210) zugeordnet ist und derart mit der ersten elektrischen Maschine (20) elektrisch leitfähig verbunden ist, dass die zweite elektrische Maschine (220) von mittels der ersten elektrischen Maschine (20) generierter elektrischer Energie zumindest indirekt betreibbar ist.
8. Hybrid-Antriebsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Maschine (220) als elektrische Antriebsachse, vorzugsweise an der Hinterachse eines Kraftfahrzeugs, ausgestaltet ist.
9. Hybrid-Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 7 und 8, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine (1 ), deren Abtrieb mechanisch mit der
Anschlusseinrichtung (4) des Hybridgetriebes (3) gekoppelt ist.
10. Verfahren zum Betreiben einer Hybrid-Antriebsanordnung (200) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9 in einem der Betriebszustände:
i) Laden einer Batterie im Stillstand eines mit der Hybrid-Antriebsanordnung (200) ausgestatteten Kraftfahrzeugs, wobei die Verbrennungskraftmaschine (1 ) betrieben wird, die Trennkupplung (10) geschlossen wird und die von der
Verbrennungskraftmaschine (1 ) angetriebene erste elektrische Maschine (20) als Generator betrieben wird und die dadurch generierte elektrische Energie einer Batterie zwecks Speicherung zugeführt wird,
ii) Serieller Betrieb, bei dem die Verbrennungskraftmaschine (1 ) betrieben wird, die Trennkupplung (10) geschlossen wird und die erste elektrische Maschine (20) als Generator betrieben wird und die dadurch generierte elektrische Energie der zweiten elektrischen Maschine (220) zwecks Antrieb des Kraftfahrzeugs zugeführt wird,
iii) Paralleler Betrieb, bei dem ein mit der Hybrid-Antriebsanordnung (200) ausgestattetes Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine (1 ) angetrieben wird, und die Trennkupplung (10) sowie die erste
Kupplungseinrichtung (30) und/ oder zweite Kupplungseinrichtung (60)
geschlossen werden, so dass das mit der Hybrid-Antriebsanordnung (200) ausgestattete Kraftfahrzeug anteilig mittels der Verbrennungskraftmaschine (1 ) angetrieben wird, und das Kraftfahrzeug anteilig mittels der ersten elektrischen Maschine (20) als weiterer Antriebsmotor angetrieben wird.
iv) Betrieb mit Lastpunktverschiebung, bei dem ein mit der Hybrid- Antriebsanordnung (200) ausgestattetes Kraftfahrzeug mittels der
Verbrennungskraftmaschine (1 ) angetrieben wird, und die Trennkupplung (10) sowie die erste Kupplungseinrichtung (30) und/ oder zweite Kupplungseinrichtung (60) geschlossen wird und die von der Verbrennungskraftmaschine (1 )
angetriebene erste elektrische Maschine (20) als Generator betrieben wird und die dadurch generierte elektrische Energie der Batterie zwecks Speicherung zugeführt wird,
v) rein elektromotorischer Antrieb, bei dem die erste elektrische Maschine 20 als elektromotorischer Antrieb betrieben wird und die erste Kupplungseinrichtung 30 geschlossen wird,
vi) Rekuperationsbetrieb, bei dem die Abtriebseinrichtung (40) des
Hybridgetriebes (3) durch die Bewegungsenergie des mit der Hybrid- Antriebsanordnung (200) ausgestatteten Kraftfahrzeugs angetrieben wird, die erste Kupplungseinrichtung (30) geschlossen wird und die erste elektrische Maschine (20) generatorisch betrieben wird,
vii) alleiniger Antrieb durch die Verbrennungskraftmaschine (1 ), bei dem ein mit der Hybrid-Antriebsanordnung (200) ausgestattetes Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine (1 ) angetrieben wird, wobei die Trennkupplung (10) als auch die erste Kupplungseinrichtung (30), oder die zweite
Kupplungseinrichtung (60) geschlossen wird.
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