WO2020249307A1 - Getriebe für eine hybridantriebsanordnung, hybridantriebsanordnung, fahrzeug, und verfahren zum betreiben der hybridantriebsanordnung - Google Patents

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WO2020249307A1
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planetary gear
gear
coupled
transmission
planet carrier
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Dominik Eszterle
Rolf Lucius Dempel
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a transmission for a hybrid drive arrangement. Furthermore, the invention relates to a hybrid drive arrangement with a transmission, a vehicle with a hybrid drive arrangement and a method for operating the hybrid drive arrangement as well as a computer program and a
  • Dual clutch transmission which enables the operation of a hybrid vehicle
  • Coupled or “coupled” is used in the following in the sense of a fixed connection.
  • the term “couplable” in the context of the present description includes both fixed and switchable connections. If a switchable connection is specifically meant, the corresponding switching element, in particular a brake or a
  • Coupled is used and the term “couplable” is not used.
  • the use of the term “couplable” without specifying a specific switching element thus indicates the intended inclusion of both cases. This distinction is made solely for the sake of better comprehensibility and, in particular, to clarify where the provision of a switchable connection instead of a fixed connection that is generally easier to implement Connection or coupling is absolutely necessary.
  • the above definition of the term “coupled” or “coupled” is therefore in no way to be interpreted so narrowly that couplings inserted arbitrarily for circumvention purposes lead out of its literal sense.
  • a transmission for a hybrid drive arrangement which can be coupled to two drive units, with an input shaft and an output shaft, at least a first and a second shift element and a first and a second planetary gear, the input shaft being coupled to the sun gear of the first planetary gear, and the
  • Planet carrier of the second planetary gear, and the planet carrier of the first planetary gear can be coupled to the planet carrier of the second planetary gear by means of the second shift element, the ring gear of the first planetary gear being coupled to the sun gear of the second planetary gear, and the output shaft being coupled to the ring gear of the second planetary gear is.
  • a transmission for a hybrid drive arrangement is provided.
  • two drive units can be coupled to the transmission.
  • the transmission includes an input shaft and a
  • Output shaft at least a first and a second shift element and a first and a second planetary gear.
  • the input shaft is fixedly coupled to the first switching element and thus connected to it in a rotationally fixed manner.
  • a coupling is thus a connection that is rigid, for example in one piece, for example by means of a shaft, or with a fixed translation or gear stage.
  • Planet carrier of the second planetary gear can be coupled.
  • the input shaft is permanently coupled to the sun gear of the first planetary gear and is therefore connected to it in a rotationally fixed manner.
  • the planet carrier of the first planetary gear is permanently coupled to the second shift element.
  • the planet carrier of the first planetary gear can be coupled to the planet carrier of the second planetary gear by closing the second switching element.
  • the ring gear of the first planetary gear is fixed to the sun gear of the second Planetary gear coupled and thus rotating test connected to it.
  • Output shaft is coupled to the ring gear of the second planetary gear.
  • the output shaft can be coupled to an output.
  • the output is in particular a shaft or an axle that transmits the movement of the output shaft to the mechanical drive train of a vehicle, for example to a differential or to a drive wheel.
  • a transmission is advantageously provided which transmits the rotational speed and the torque which is applied to the input shaft to the output shaft when the first and second shifting elements are closed, in accordance with the gear ratios in the transmission.
  • the transmission according to the invention is particularly suitable both for a drive system that is operated with a voltage of 48V and for drive systems that use a voltage higher than 48V.
  • the transmission includes a third shifting element, which is set up so that the ring gear of the first
  • a third shift element is provided for the transmission, which is a
  • Enabling or braking of the ring gear of the first planetary gear enables, in particular, a connection of the ring gear or a support of the ring gear on a fixed point or on a housing of the gear.
  • the sun gear of the second planetary gear can also be braked or released by the third switching element.
  • Braking the ring gear or the sun gear includes reducing the speed of the ring gear or the sun gear, in particular until the ring gear or the sun gear comes to a standstill.
  • Releasing the ring gear or the sun gear includes releasing the brake so that the ring gear or the sun gear is accelerated in accordance with the forces acting on the ring gear or the sun gear.
  • the transmission comprises a fourth shift element which is set up to brake or release the planet carrier of the first planetary transmission.
  • a fourth shift element is provided which can release or brake the planet carrier of the first planetary gear, in particular connect or couple the planet carrier to a fixed point or the housing or support the planet carrier on the housing. The braking of the
  • Planet carrier includes reducing the speed of the planet carrier, in particular until the planet carrier comes to a standstill. Releasing the planet carrier includes releasing the brake so that the planet carrier accelerates in accordance with the forces acting on the planet carrier.
  • the transmission comprises a fifth shift element, which is designed to be the ring gear of the first
  • To connect planetary gear to the planet carrier of the second planetary gear can be coupled and / or to connect the sun gear of the second planetary gear to the planetary carrier of the second planetary gear can be coupled.
  • a fifth switching element is provided, which is a couplable
  • connection allows the ring gear of the first planetary gear with the planet carrier of the second planetary gear.
  • the fifth shift element can also connect the sun gear and the planet carrier of the second planetary gear to one another.
  • Gear ratio corresponds to a reverse gear in the transmission.
  • the first and / or the second and / or the fifth shift element comprises a clutch.
  • the first and / or the second shift element are designed as a clutch.
  • the fifth shift element is also designed as a clutch to connect the ring gear of the first planetary gear with the planet carrier of the second planetary gear.
  • Such a clutch can, in particular, be a dry clutch, wet clutch or dog clutch. Possibilities for a controllable connection of the input shaft to the components of the planetary gears or the components of the planetary gears to one another are advantageously provided.
  • the third and / or the fourth switching element comprises a brake.
  • the third and / or fourth shift element are designed as a brake, in particular a dry or wet brake, or as a dog clutch.
  • a possibility for controllable release and braking of the ring gear and the planet carrier of the first planetary gear and of the sun gear of the second planetary gear is advantageously provided.
  • a first drive unit in particular an internal combustion engine, is coupled to the input shaft and / or a second drive unit, in particular an electrical machine, is coupled to the planet carrier of the second planetary gear and the ring gear of the first planetary gear and / or the sun gear of the second planetary gear can be coupled by means of the fifth shift element.
  • the first drive unit can be coupled to the input shaft on the input side.
  • the second drive unit is with the planet carrier of the second Planetary gear coupled. Furthermore, the second drive unit can be coupled to the ring gear of the first planetary gear by means of the fifth shift element.
  • Drive unit for example an electrical machine, for example for charging a battery, the first drive unit or the
  • Output shaft is transmitted, this charging can take place, for example, when the output shaft is at a standstill, for example while a vehicle is at a standstill.
  • this charging can take place, for example, when the output shaft is at a standstill, for example while a vehicle is at a standstill.
  • the output shaft is at a standstill, direct transmission of the rotational energy from the first drive unit to the second drive unit or vice versa is made possible.
  • Power-split operation of the transmission is made possible by closing the fourth shift element and opening the first, second, third and fifth shift element.
  • the first drive unit acts on the sun gear of the second planetary gear and the second
  • Planet carrier of the second planetary gear which is connected to the output shaft via its ring gear.
  • the transmission ratio between input shaft and output shaft can be set over a wide range by specifying a speed or a torque of the second
  • Charging power for the generator operation of the electric machine can be set independently of one another. Charging while stationary or crawling (> 0km / h to approx. 10KM / h) is advantageous, and more gentle charging is more comfortable
  • the input shaft When the first and second switching elements are open, the input shaft, and thus the first drive unit, is decoupled from the output shaft.
  • the fifth shift element When the fifth shift element is also closed, the second drive unit is Connected to the output shaft via a first transmission, so that the output shaft can only be driven by means of the second drive unit.
  • the fifth shift element When the fifth shift element is open and the third shift element is closed, the second drive unit is connected to the
  • the first drive unit is configured, for example, as an electrical machine and the second drive unit is configured, for example, as an internal combustion engine.
  • the transmission can result in other functionalities and operating modes for the interaction of the components, which are not discussed further here.
  • a change in the gear ratios of the transmission takes place without interruption of traction, especially when one of the shifting elements maintains its state, a second one of the shifting elements from one, especially for changing from one operating mode of the transmission to another closed state is transferred to an open state and a third of the switching elements is transferred from an open to a closed state.
  • a transmission is advantageously provided in which the gear steps can be changed without interrupting the tractive force.
  • the transmission includes a control for controlling at least one of the shift elements in
  • a control is provided which depends on a predetermined operating signal, for example a requested torque, a predetermined speed, or a specific operating point
  • Output shaft of the transmission to be related to the input shaft or to the shafts to be connected to the drive units. Control of the transmission is advantageously made possible.
  • the invention also relates to a hybrid drive arrangement with a transmission, the hybrid drive arrangement comprising a first drive unit and a second drive unit and / or a pulse-controlled inverter and / or electrical energy source.
  • the hybrid drive assembly includes a second
  • the hybrid drive arrangement comprises a pulse-controlled inverter, an electrical energy source and / or a first
  • the second drive unit is in particular coupled or connected to the sun gears of the planetary gears.
  • Pulse-controlled inverter is especially used to supply the second
  • Drive unit in particular an electrical machine, is provided.
  • an electrical energy source for example a battery and / or a fuel cell.
  • the first drive unit is in particular coupled or connected to the input shaft.
  • a hybrid drive arrangement which is set up for use in a vehicle is advantageously provided.
  • the invention further comprises a vehicle with one described
  • Hybrid drive arrangement A vehicle is advantageously provided which comprises a hybrid drive arrangement.
  • the invention further comprises a method for operating a hybrid drive arrangement with a transmission. The procedure consists of the following steps:
  • a method for operating a hybrid drive arrangement with a transmission is provided. An operating default signal is determined.
  • At least one of the switching elements is closed or opened for setting the functionality of the transmission or a corresponding operating mode as a function of the operating specification signal.
  • the default operating signal is specified as a function of an operating strategy, a driver's request or accelerator pedal, a battery management system or other systems available, for example, in a vehicle.
  • the switching elements for setting the corresponding functionality or the operating mode of the transmission are actuated as a function of this operating specification signal, in particular the clutches or brakes are closed or opened.
  • the functionality of the transmission or the operating mode are, in particular, the different gear ratios of the various gear steps, or the various modes or operating modes, for example a generator operation of the second drive unit when the output shaft is at a standstill or the eCVT mode.
  • a method for operating the hybrid drive arrangement is advantageously provided.
  • the invention also relates to a computer program which is set up to carry out the described method.
  • the invention also relates to a machine-readable storage medium on which the described computer program is stored.
  • Figure 1 a schematic representation of the
  • Hybrid drive train arrangement with a transmission
  • Figure 2 a switching matrix of the transmission.
  • FIG. 3 a graphic representation of the shiftability matrix of the gears that can be shifted without interruption of traction
  • Figure 4 a schematically shown vehicle with a
  • FIG. 5 a schematically illustrated method for operating a
  • the hybrid drive train arrangement 200 with a first drive unit 7, in particular an internal combustion engine, and a second drive unit 8, in particular an electric machine and a transmission 100.
  • the hybrid drive train arrangement comprises a pulse-controlled inverter 60 for supplying the second drive unit 8 with electrical energy.
  • the hybrid drive train arrangement 200 further comprises in particular an electrical energy source 70 which is connected to the
  • the transmission 100 includes the
  • the transmission 100 also includes a first planetary gear 5 and a second planetary gear 6.
  • the transmission 100 also includes a first shift element SEI and a second
  • the input shaft 10 is coupled to the sun gear S1 of the first planetary gear 5.
  • the first shift element SEI in particular a clutch, is set up to connect or disconnect the input shaft 10 to the planet carrier P2 of the second planetary gear 6.
  • the second Shift element SE2, in particular a clutch is set up to connect or disconnect the planet carrier PI of the first planetary gear 5 with the planet carrier P2 of the second planetary gear 6.
  • the ring gear Hl of the first planetary gear 5 is coupled to the sun gear S2 of the second planetary gear 6.
  • the output shaft 11 is coupled or connected to the ring gear H2 of the second planetary gear 6.
  • the transmission 100 can include a third shift element SE3 and a fourth shift element SE4.
  • the third shift element SE3, in particular a brake is set up to release or brake the ring gear Hl of the first planetary gear 5 and the sun gear S2 of the second planetary gear 6,
  • the brake connects the ring gear to a fixed point or, for example, supports it on the housing (not shown) of the transmission 100.
  • the switching element SE4 in particular a brake, is set up to release or release the planetary carrier PI of the first planetary gear 5
  • the transmission is also set up to be coupled or connected to a first drive unit 7 via the input shaft 10 for operation.
  • the second drive unit 8 in particular an electric machine, is coupled or connected to the planet carrier P2 of the second planetary gear 6 and the fifth shift element SE5 for the operation of the transmission 100, as shown in FIG.
  • FIG. 1 shows that the shaft of the second drive unit 8 is connected to a shaft via a spur gear set 15.
  • the fifth shift element SE5 and the planet carrier P2 of the second planetary gear are arranged on this shaft.
  • the output shaft 11 is used to optimize the gear ratios
  • a control 50 is provided for the control of the switching elements, which controls the method for operating the
  • FIG. 1 shows a switching matrix of the transmission. In the columns, the individual switching elements SE1 ... SE5 are indicated and in the last column an example of an approximate transmission ratio resulting between the input shaft and the output shaft. The different gears, gears or operating modes of the transmission are indicated in the lines. Crosses in the switching matrix show which of the switching elements must be activated so that the corresponding gear or operating mode is set.
  • Activation of the switching elements means in particular that a clutch is closed or a brake is actuated so that a force can be transmitted from one shaft to another shaft via the clutch and a force can be applied to a fixed point, in particular the gearbox housing, by means of the brake. can be transferred.
  • the shift matrix shows that, depending on the combination of the five shift elements, six gears G1 ... G5, R can be set, with the first gear Gl having the highest gear ratio and the fifth gear G5 the lowest gear ratio. With these gears there is a fixed between the input and output shaft
  • Output shaft 11 are internal combustion engine or hybrid gears, for example when the drive unit is on
  • Internal combustion engine and the second drive unit is an electric machine.
  • These gears also make it possible to increase the load point of the internal combustion engine, so that the electric machine can be operated as a generator and a battery can be charged during operation, in particular when a vehicle is being driven.
  • the gears E1 and E2 or operating modes in which only the second drive unit is connected to the output shaft 11 follow in the following lines of the matrix.
  • the first and the second switching element must be opened so that there is no connection to the first drive unit.
  • electromotive gears for example if the second drive unit is an electric machine.
  • a vehicle can advantageously be operated locally emission-free in these aisles.
  • Switching element SE5 is coupled to the output shaft 11, there is a high gear ratio or when the second drive unit is connected via the second planetary gear 5 with the switching element SE3 closed a lower gear ratio, as shown in the last column of the switching matrix.
  • Opening the first, second, third and fifth shifting element SEI, SE2, SE3, SE5 and closing the fourth shifting element SE4 results in a power-split operation, the eCVT mode, which has independent propulsion power on the output shaft 11 and charging power of the second drive unit 8 enables.
  • this operating mode is suitable for hybrid starting when the battery charge state is low, since a stepless change of the gear ratios and thus in particular stepless acceleration with simultaneous generator operation of the second drive unit 8 is possible.
  • Another mode CH or also called stationary charging, results when only the first switching element SEI is closed and all four other
  • Switching elements SE2 ... SE5 are open.
  • the drive units 7 and 8 are coupled to one another, there being no connection to the output shaft 11. In this operating mode, while the
  • the second 8 can be driven, for example as a generator for charging an electrical energy source 70, for example a battery.
  • an electrical energy source 70 for example a battery.
  • Drive unit 8 also the first 7 are driven and, for example, an internal combustion engine start or a diagnosis of the internal combustion engine can be carried out if the first drive unit 7 is an internal combustion engine and the second drive unit 8 is an electrical machine.
  • FIG. 3 shows a graphic representation of the shiftability matrix of the gears that can be shifted without interruption in traction.
  • On the left are the two electromotive gears E1 ... E2, in the middle the six
  • Transitions between two gears without interruption in traction So it is always possible to shift into the next higher gear with the internal combustion engine gears Gl to R. Furthermore, from first gear Gl into third gear G3 and into fifth gear G5 as well as from third gear G3 into fifth gear G5 and from second gear G2 into fourth gear G4 can be changed without interruption of traction. It is also possible to shift from first gear Gl to sixth gear R, the reverse gear, without interrupting the tractive effort. Between the first electromotive gear El, it is possible to change to the second electromotive gear E2 without interruption of traction.
  • the internal combustion engine can be started in sixth gear R from the first electromotive gear El without an additional starter being necessary. It is possible to start the internal combustion engine in second or fourth gear G2, G4 from the second electromotive gear E2.
  • FIG. 4 shows a vehicle 300 with wheels 310, the vehicle comprising a hybrid drive arrangement 200, as described above.
  • FIG. 5 shows a flow chart of a method 400 for operating a hybrid drive arrangement 200 with a transmission 100.
  • the method starts with step 405.
  • an operating default signal BV is determined and in step 420 at least one of the shifting elements SE1... SE5 is activated for setting the functionality of the transmission 100 as a function of the operating default signal BV.
  • the method ends with step 425.
  • the default operating signal BV is either a parameter for a physical variable in the transmission 100 such as e.g. a torque or a speed or one to be transmitted
  • Operating specification signal BV also has a specific operating mode such as one of the four gears G1 ... G5, R or the two gears E1 ... E2, which are only operated with the second drive unit, or the special ones
  • one of the switching elements SE1 ... SE5 maintains its state before and after switching, with a further switching element transitioning from the open to the closed state during switching, while another switches from the closed to the open state .

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Abstract

Getriebe (100) für eine Hybridantriebsanordnung, welches mit zwei Antriebsaggregaten (7, 8) koppelbar ist, mit einer Eingangswelle (10) und einer Ausgangswelle (11), mindestens einem ersten und einem zweiten Schaltelement (SE1, SE2),einem ersten und einem zweiten Planetengetriebe (5,6), wobei die Eingangswelle (10) gekoppelt ist mit dem Sonnenrad (S1) des ersten Planetengetriebes (5), wobei die Eingangswelle (10) mittels dem ersten Schaltelement (SE1) koppelbar ist mit dem Planetenträger (P2) des zweiten Planetengetriebes (6),wobei der Planetenträger (P1) des ersten Planetengetriebes (5) mittels dem zweiten Schaltelement (SE2) koppelbar ist mit dem Planetenträger (P2) des zweiten Planetengetriebes (6), wobei das Hohlrad (H1) des ersten Planetengetriebes (5) mit dem Sonnenrad (S2) des zweiten Planetengetriebes (6) gekoppelt ist, und wobei die Ausgangswelle (11) mit dem Hohlrad (H2) des zweiten Planetengetriebes (6) gekoppelt ist.

Description

Beschreibung
Titel
GETRIEBE FÜR EINE HYBRIDANTRIEBSANORDNUNG, HYBRIDANTRIEBSANORDNUNG, FAHRZEUG, UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN DER HYBRIDANTRIEBSANORDNUNG
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für eine Hybridantriebsanordnung. Ferner betrifft die Erfindung eine Hybridantriebsanordnung mit einem Getriebe, ein Fahrzeug mit einer Hybridantriebsanordnung und ein Verfahren zum Betrieb der Hybridantriebsanordnung sowie ein Computerprogramm und ein
maschinenlesbares Speichermedium.
Stand der Technik
Getriebe für Hybridantriebsanordnungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise zeigt die W02010/009943 Al ein
Doppelkupplungsgetriebe, welches den Betrieb eines Hybridfahrzeugs
verbrennungsmotorisch, elektromotorisch und mit beiden Antriebsaggregaten zusammen ermöglicht. Derartige Getriebe sind komplex, schwer und teuer. Es besteht Bedarf an Getriebetopologien mit reduzierter mechanischer Komplexität, verringertem Raumbedarf und verringertem Gewicht.
Der Begriff„gekoppelt" bzw.„angekoppelt“ wird im Folgenden im Sinne einer festen Verbindung benutzt. Im Gegensatz dazu umfasst der Begriff„koppelbar" im Rahmen der vorliegenden Beschreibung sowohl feste als auch schaltbare Verbindungen. Ist konkret eine schaltbare Verbindung gemeint, wird in der Regel das entsprechende Schaltelement, insbesondere eine Bremse oder eine
Kupplung, explizit angegeben. Ist hingegen konkret eine feste, starre oder drehfeste Verbindung gemeint, wird in der Regel der Begriff„gekoppelt" bzw.
„angekoppelt“ verwendet und auf die Verwendung des Begriffs„koppelbar" verzichtet. Die Verwendung des Begriffs„koppelbar" ohne Angabe eines konkreten Schaltelementes deutet somit auf den beabsichtigten Einschluss beider Fälle hin. Diese Unterscheidung erfolgt allein zugunsten der besseren Verständlichkeit und insbesondere zur Verdeutlichung, wo das Vorsehen einer schaltbaren Verbindung anstelle einer in der Regel leichter realisierbaren festen Verbindung beziehungsweise Koppelung zwingend erforderlich ist. Die obige Definition des Begriffs„gekoppelt" bzw.„angekoppelt“ ist daher keinesfalls so eng auszulegen, dass willkürlich zu Umgehungszwecken eingefügte Kupplungen aus seinem Wortsinn herausführten.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Getriebe für eine Hybridantriebsanordnung bereitgestellt, welches mit zwei Antriebsaggregaten koppelbar ist, mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, mindestens einem ersten und einem zweiten Schaltelement und einem ersten und einem zweiten Planetengetriebe, wobei die Eingangswelle gekoppelt ist mit dem Sonnenrad des ersten Planetengetriebes, und die
Eingangswelle mittels dem ersten Schaltelement koppelbar ist mit dem
Planetenträger des zweiten Planetengetriebes, und der Planetenträger des ersten Planetengetriebes mittels dem zweiten Schaltelement koppelbar ist mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes, wobei das Hohlrad des ersten Planetengetriebes mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes gekoppelt ist, und wobei die Ausgangswelle mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes gekoppelt ist.
Es wird ein Getriebe für eine Hybridantriebsanordnung bereitgestellt. Für den Betrieb der Hybridantriebsanordnung sind zwei Antriebsaggregate an das Getriebe koppelbar. Das Getriebe umfasst eine Eingangswelle und eine
Ausgangswelle, mindestens ein erstes und ein zweites Schaltelement und ein erstes und ein zweites Planetengetriebe. Die Eingangswelle ist fest mit dem ersten Schaltelement gekoppelt und somit drehfest damit verbunden. Im Rahmen der Beschreibung ist eine Koppelung somit eine Verbindung, welche starr, beispielsweise einstückig, beispielsweise mittels einer Welle, oder mit einer festen Übersetzung oder Getriebestufe ausgeführt ist. Weiter ist die
Eingangswelle mittels Schließen des ersten Schaltelementes mit dem
Planetenträger des zweiten Planetengetriebes koppelbar. Die Eingangswelle ist fest mit dem Sonnenrad des ersten Planetengetriebes gekoppelt und somit drehfest damit verbunden. Der Planetenträger des ersten Planetengetriebes ist fest mit dem zweiten Schaltelement gekoppelt. Weiter ist der Planetenträger des ersten Planetengetriebes mittels Schließen des zweiten Schaltelements mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes koppelbar. Das Hohlrad des ersten Planetengetriebes ist fest mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes gekoppelt und somit drehtest damit verbunden. Die
Ausgangswelle ist mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes gekoppelt. Insbesondere ist die Ausgangswelle mit einem Abtrieb koppelbar. Der Abtrieb ist insbesondere eine Welle oder eine Achse, die die Bewegung der Ausgangswelle auf den mechanischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, beispielsweise auf ein Differenzial oder auf ein Antriebsrad überträgt. Vorteilhaft wird ein Getriebe bereitgestellt, welches die Drehzahl und das Drehmoment, welches an der Eingangswelle anliegt, bei geschlossenem ersten und geschlossenem zweiten Schaltelement entsprechend der Übersetzungsverhältnisse in dem Getriebe auf die Ausgangswelle überträgt. Das erfindungsgemäße Getriebe ist insbesondere sowohl für ein Antriebssystem, das mit einer Spannung von 48V betrieben wird, als auch für Antriebssysteme, die eine höhere Spannung als 48V nutzen.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe ein drittes Schaltelement, welches dazu eingerichtet ist, dass Hohlrad des ersten
Planetengetriebes und/oder das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes abzubremsen oder freizugeben.
Für das Getriebe ist ein drittes Schaltelement vorgesehen, welches ein
Freigeben oder Bremsen des Hohlrades des ersten Planetengetriebes ermöglicht, insbesondere ein Verbinden des Hohlrades oder ein Abstützen des Hohlrades an einem Fixpunkt oder an einem Gehäuse des Getriebes. Zusätzlich oder alternative kann durch das dritte Schaltelement auch das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes abgebremst oder freigegeben werden. Das
Abbremsen des Hohlrades bzw. des Sonnenrads umfasst das Reduzieren der Drehzahl des Hohlrades bzw. des Sonnenrads, insbesondere bis zum Stillstand des Hohlrades bzw. des Sonnenrads. Das Freigeben des Hohlrades bzw. des Sonnenrads umfasst das Lösen der Bremse, so dass das Hohlrad bzw. das Sonnenrad entsprechend der auf das Hohlrad bzw. das Sonnenrad wirkenden Kräfte beschleunigt. Vorteilhaft lassen sich mit der bisher beschriebenen
Topologie des Getriebes mit den ersten, zweiten und dritten Schaltelementen, neben den bereits erwähnten, weitere Betriebsmodi einstellen. So ergibt sich bei geschlossenem ersten und geöffneten zweiten Schaltelement sowie
geschlossenem dritten Schaltelement ein weiteres Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle. Bei geöffnetem ersten,
geschlossenem zweiten und geschlossenem dritten Schaltelement ergibt sich eine dritte Übersetzung für den Betrieb des Getriebes. Bei geöffnetem ersten und zweiten Schaltelement ist die Eingangswelle von der Ausgangswelle
abgekoppelt.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe ein viertes Schaltelement, welches dazu eingerichtet ist, den Planetenträger des ersten Planetengetriebes abzubremsen oder freizugeben.
Es ist ein viertes Schaltelement vorgesehen, welches den Planetenträger des ersten Planetengetriebes freigeben oder abbremsen kann, insbesondere den Planetenträger mit einem Fixpunkt oder dem Gehäuse verbinden, koppeln oder den Planetenträger am Gehäuse abstützen. Das Abbremsen des
Planetenträgers umfasst das Reduzieren der Drehzahl des Planetenträgers, insbesondere bis zum Stillstand des Planetenträgers. Das Freigeben des Planetenträgers umfasst das Lösen der Bremse, so dass der Planetenträger entsprechend der auf den Planetenträger wirkenden Kräfte beschleunigt.
Vorteilhaft lassen sich mit der bisher beschriebenen Topologie des Getriebes mit dem ersten, zweiten, dritten und vierten Schaltelement, neben den bereits erwähnten, weitere Betriebsmodi einstellen. So ergibt sich vorteilhaft bei Schließen des ersten und des vierten Schaltelements und Öffnen des zweiten und des dritten Schaltelements eine vierte Übersetzung zwischen der Eingangs und der Ausgangswelle. Weiter ergibt sich durch Schließen des zweiten und des vierten Schaltelements und Öffnen des ersten und des dritten Schaltelements eine fünfte Übersetzung zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe ein fünftes Schaltelement, welches dazu eingerichtet ist, das Hohlrad des ersten
Planetengetriebes mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes koppelbar zu verbinden und/oder das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes koppelbar zu verbinden.
Es ist ein fünftes Schaltelement vorgesehen, welches eine koppelbare
Verbindung das Hohlrad des ersten Planetengetriebes mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes ermöglicht. Zusätzlich oder alternative kann das fünfte Schaltelement auch das Sonnenrad und den Planetenträger des zweiten Planetengetriebes miteinander verbinden. Vorteilhaft lassen sich mit der bisher beschriebenen Topologie des Getriebes mit den ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Schaltelementen, neben den bereits erwähnten, weitere Betriebsmodi einstellen. So ergibt sich bei geschlossenem vierten und fünften Schaltelement und geöffneten ersten, zweiten und dritten Schaltelement ein weiteres Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle.
Bei diesem Übersetzungsverhältnis dreht die Ausgangswelle in die
entgegengesetzte Richtung als bei den anderen Übersetzungen. Dieses
Übersetzungsverhältnis entspricht einem Rückwärtsgang beim Getriebe.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das erste und/oder das zweite und/oder das fünfte Schaltelement eine Kupplung. Zur Verbindung der Eingangswelle mit den genannten Komponenten der Planetengetriebe sind das erste und/oder das zweite Schaltelement als Kupplung ausgeführt. Weiter ist das fünfte Schaltelement ebenfalls als Kupplung ausgeführt um das Hohlrad des ersten Planetengetriebes mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes zu verbinden. Bei einer derartigen Kupplung kann es sich insbesondere um eine Trockenkupplung, Nasskupplung oder Klauenkupplung handeln. Vorteilhaft werden Möglichkeiten für eine steuerbare Verbindung der Eingangswelle mit den Komponenten der Planetengetriebe bzw. der Komponenten der Planetengetriebe miteinander bereitgestellt.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das dritte und/oder das vierte Schaltelement eine Bremse.
Das dritte und/oder vierte Schaltelement sind als Bremse, insbesondere eine Trocken- oder Nassbremse oder als Klauenkupplung ausgeführt. Vorteilhaft wird eine Möglichkeit zur steuerbaren Freigabe und Abbremsung des Hohlrads und des Planetenträgers des ersten Planetengetriebes sowie des Sonnenrads des zweiten Planetengetriebes bereitgestellt.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein erstes Antriebsaggregat, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, mit der Eingangswelle gekoppelt und/ oder ein zweites Antriebsaggregat, insbesondere eine elektrische Maschine, ist mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes gekoppelt und dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes und/oder dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes mittels des fünften Schaltelements koppelbar.
An der Eingangswelle ist eingangsseitig das erste Antriebsaggregat ankoppelbar. Das zweite Antriebsaggregat ist mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes gekoppelt. Weiter ist das zweite Antriebsaggregat mittels des fünften Schaltelements mit dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes koppelbar.
Vorteilhaft kann für einen generatorischen Betrieb des zweiten
Antriebsaggregates, beispielsweise einer elektrischen Maschine, beispielsweise zum Laden einer Batterie, das erste Antriebsaggregat oder der
Verbrennungsmotor mittels Schließen des ersten Schaltelements und Öffnen des zweiten, dritten, vierten und fünften Schaltelements mit der elektrischen
Maschine verbunden werden. Da dabei beide Antriebsaggregate von der Ausgangswelle abgekoppelt sind und somit kein Drehmoment auf die
Ausgangswelle übertragen wird, kann dieses Laden bei beispielsweise stillstehender Ausgangswelle, also beispielsweise während des Stillstands eines Fahrzeugs, erfolgen. Bei beispielsweise stillstehender Ausgangswelle wird eine direkte Übertragung der rotatorischen Energie des ersten Antriebsaggregates zum zweiten Antriebsaggregat oder umgekehrt ermöglicht.
Ein leistungsverzweigter Betrieb des Getriebes (eCVT-Modus) wird durch Schließen des vierten Schaltelements und Öffnen des ersten, zweiten, dritten und fünften Schaltelements ermöglicht. Dabei wirken das erste Antriebsaggregat auf das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes und das zweite
Antriebsaggregat, insbesondere eine elektrische Maschine, auf den
Planetenträger des zweiten Planetengetriebes, welches über dessen Hohlrad mit der Ausgangswelle verbunden ist. Dabei lässt sich das Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle über einen weiten Bereich mittels Vorgabe einer Drehzahl oder eines Drehmomentes des zweiten
Antriebaggregates kontinuierlich variieren. Vorteilhaft wird ein
leistungsverzweigter Betrieb, oder auch eCVT-Modus genannt, ermöglicht, bei dem sowohl die Vortriebsleistung an der Ausgangswelle, als auch die
Ladeleistung für den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine unabhängig voneinander einstellbar sind. Vorteilhaft wird ein Laden im Stand oder im Kriechen (>0km/h bis ca. 10KM/h) und ein sanfter komfortabler
Übergang vom Modus Standladen in den Modus Kriechladen und den Modus Fahren mit fester Übersetzung, bzw. im festem Gang ermöglicht.
Bei geöffneten ersten und zweiten Schaltelement ist die Eingangswelle, und somit das erste Antriebsaggregat, von der Ausgangswelle abgekoppelt. Bei zusätzlich geschlossenem fünften Schaltelement ist das zweite Antriebsaggregat über eine erste Übersetzung mit der Ausgangswelle verbunden, so dass ein Antreiben der Ausgangswelle nur mittels des zweiten Antriebsaggregates erfolgen kann. Bei geöffnetem fünften und geschlossenem dritten Schaltelement ist das zweite Antriebsaggregat über eine zweite Übersetzung mit der
Ausgangswelle gekoppelt. Dies ist eine zweite Übersetzung für einen alleinigen Antrieb mittels des zweiten Antriebsaggregates. Mittels, insbesondere dosiertem, Schließen des zweiten oder des ersten Schaltelements kann aus dem Fahren mittels dem zweiten Antriebsaggregat mit der zweiten Übersetzung das erste Antriebsaggregat angetrieben und beispielsweise gestartet werden, falls das erste Antriebsaggregat ein Verbrennungsmotor ist. Je nachdem ob das zweite oder das erste Schaltelement geschlossen wird ergibt sich im Getriebe unterschiedliche Übersetzungen für den Antrieb mit dem ersten
Antriebsaggregat.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass das erste Antriebsaggregat beispielsweise als elektrische Maschine ausgestaltet ist und das zweite Antriebsaggregat beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine ausgestaltet ist. In einer solchen Konfiguration können sich mittels des Getriebes andere Funktionalitäten und Betriebsmodi für das Zusammenwirken der Komponenten ergeben, die hier nicht weiter ausgeführt werden.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Ändern der
Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zugkraftunterbrechungsfrei.
Ein Ändern der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes, insbesondere ein Schalten in einen anderen Gang oder in einen anderen Betriebsmodus des Getriebes erfolgt zugkraftunterbrechungsfrei, wenn insbesondere für den Wechsel aus einem Betriebsmodus des Getriebes in einen anderen eines der Schaltelement seinen Zustand beibehält, ein zweites der Schaltelemente aus einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand überführt wird und ein drittes der Schaltelemente aus einem geöffneten in einen geschlossenen Zustand überführt wird. Vorteilhaft wird ein Getriebe bereitgestellt, bei dem das Wechseln der Gangstufen ohne eine Unterbrechung der Zugkraft ermöglicht wird. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe eine Ansteuerung zur Ansteuerung mindestens eines der Schaltelemente in
Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsvorgabesignals.
Es ist eine Ansteuerung vorgesehen welche in Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsvorgabesignals, beispielsweise ein angefordertes Drehmoment, eine vorgegebene Drehzahl, oder ein bestimmter Betriebspunkt der
Antriebsaggregate, mindestens eines der Schaltelemente ansteuert. Die genannten Parameter des Betriebsvorgabesignals können auf die
Ausgangswelle des Getriebes, auf die Eingangswelle oder auf die mit den Antriebsaggregaten zu verbindenden Wellen bezogen sein. Vorteilhaft wird eine Steuerung des Getriebes ermöglicht.
Ferner betrifft die Erfindung eine Hybrid-Antriebsanordnung mit einem Getriebe, wobei die Hybridantriebsanordnung ein erstes Antriebsaggregat und ein zweites Antriebsaggregat und/ oder einen Pulswechselrichter und/oder elektrische Energiequelle umfasst.
Es wird eine Hybridantriebsanordnung mit einem bisher beschriebenen Getriebe bereitgestellt. Die Hybridantriebsanordnung umfasst ein zweites
Antriebsaggregat. Insbesondere umfasst die Hybridantriebsanordnung einen Pulswechselrichter, eine elektrische Energiequelle und oder ein erstes
Antriebsaggregat. Das zweite Antriebsaggregat ist insbesondere mit den Sonnenrädern der Planetengetriebe gekoppelt oder verbunden. Der
Pulswechselrichter ist insbesondere zur Versorgung des zweiten
Antriebsaggregates, insbesondere einer elektrischen Maschine, vorgesehen.
Hierzu wandelt er insbesondere die elektrische Energie einer elektrischen Energiequelle, beispielsweise einer Batterie und/ oder einer Brennstoffzelle um.
Das erste Antriebsaggregat ist insbesondere mit der Eingangswelle gekoppelt oder verbunden. Vorteilhaft wird eine Hybridantriebsanordnung, welche für den Einsatz in einem Fahrzeug eingerichtet ist, bereitgestellt.
Ferner umfasst die Erfindung ein Fahrzeug mit einer beschriebenen
Hybridantriebsanordnung. Vorteilhaft wird ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine Hybridantriebsanordnung umfasst. Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung mit einem Getriebe. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
Ermitteln eines Betriebsvorgabesignals;
Ansteuern mindestens eines der Schaltelemente zur Einstellung der
Funktionalität des Getriebes in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals (BV).
Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung mit einem Getriebe bereitgestellt. Dabei wird ein Betriebsvorgabesignal ermittelt.
Mindestens eines der Schaltelemente wird zur Einstellung der Funktionalität des Getriebes oder eines entsprechenden Betriebsmodus in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals geschlossen oder geöffnet. Das Betriebsvorgabesignal wird in Abhängigkeit einer Betriebsstrategie, eines Fahrerwunsches oder Fahrpedals, eines Batteriemanagementsystems oder anderer beispielsweise in einem Fahrzeug verfügbaren Systemen vorgegeben. In Abhängigkeit dieses Betriebsvorgabesignals werden die Schaltelemente zur Einstellung der entsprechenden Funktionalität oder des Betriebsmodus des Getriebes angesteuert, insbesondere die Kupplungen oder Bremsen geschlossen oder geöffnet. Die Funktionalität des Getriebes oder der Betriebsmodus sind insbesondere die unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gangstufen, oder die verschiedenen Modi oder Betriebsmodi, beispielsweise ein generatorischer Betrieb des zweiten Antriebsaggregates bei stillstehender Ausgangswelle oder der eCVT-Modus. Vorteilhaft wird ein Verfahren für den Betrieb der Hybridantriebsanordnung bereitgestellt.
Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, das beschriebene Verfahren auszuführen.
Ferner betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das beschriebene Computerprogramm gespeichert ist.
Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des Getriebes entsprechend auf die Hybridantriebsanordnung, das Fahrzeug bzw. das
Verfahren und umgekehrt zutreffen bzw. anwendbar sind. Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden, dazu zeigen:
Figur 1: eine schematische Darstellung der
Hybridantriebsstranganordnung mit einem Getriebe.
Figur 2: eine Schaltmatrix des Getriebes.
Figur 3: eine graphische Darstellung der Schaltbarkeitsmatrix der zugkraftunterbrechungsfrei schaltbaren Gänge
Figur 4: ein schematisch dargestelltes Fahrzeug mit einer
Hybridantriebstranganordnung.
Figur 5: ein schematisch dargestelltes Verfahren zum Betrieb einer
Hybridantriebstranganordnung.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Figur 1 zeigt eine Hybridantriebstranganordnung 200 mit einem ersten Antriebsaggregat 7, insbesondere einem Verbrennungsmotor, und einem zweiten Antriebsaggregat 8, insbesondere einer elektrischen Maschine und einem Getriebe 100. Insbesondere umfasst die Hybridantriebstranganordnung einen Pulswechselrichter 60 zur Versorgung des zweiten Antriebsaggregates 8 mit elektrischer Energie. Weiter umfasst die Hybridantriebstranganordnung 200 insbesondere eine elektrische Energiequelle 70, welche mit dem
Pulswechselrichter 60 verbunden ist. Das Getriebe 100 umfasst die
Eingangswelle 10 und die Ausgangswelle 11. Weiter umfasst das Getriebe 100 ein erstes Planetengetriebe 5 und ein zweites Planetengetriebe 6. Weiter umfasst das Getriebe 100 ein erstes Schaltelement SEI und ein zweites
Schaltelement SE2. Die Eingangswelle 10 ist mit dem Sonnenrad S1 des ersten Planetengetriebes 5 gekoppelt. Das erste Schaltelement SEI, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, die Eingangswelle 10 mit den Planetenträger P2 des zweiten Planetengetriebes 6 zu verbinden oder zu trennen. Das zweite Schaltelement SE2, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, den Planetenträger PI des ersten Planetengetriebes 5 mit dem Planetenträger P2 des zweiten Planetengetriebes 6 zu verbinden oder zu trennen. Weiter ist das Hohlrad Hl des ersten Planetengetriebes 5 mit dem Sonnenrad S2 des zweiten Planetengetriebes 6 gekoppelt. Die Ausgangswelle 11 ist mit dem Hohlrad H2 des zweiten Planetengetriebes 6 gekoppelt oder verbunden. Weiter kann das Getriebe 100 ein drittes Schaltelement SE3 und ein viertes Schaltelement SE4 umfassen. Das dritte Schaltelement SE3, insbesondere eine Bremse, ist dazu eingerichtet, das Hohlrad Hl des ersten Planetengetriebes 5 und das Sonnenrad S2 des zweiten Planetengetriebes 6 freizugeben oder abzubremsen,
insbesondere in dem die Bremse das Hohlrad mit einem Fixpunkt verbindet oder beispielsweise am Gehäuse (nicht dargestellt) des Getriebes 100 abstützt. Das Schaltelement SE4, insbesondere eine Bremse, ist dazu eingerichtet, den Planetenträger PI des ersten Planetengetriebes 5 freizugeben oder
abzubremsen, insbesondere in dem die Bremse das Hohlrad mit einem Fixpunkt verbindet oder beispielsweise am Gehäuse (nicht dargestellt) des Getriebes 100 abstützt. Das Getriebe ist weiter dazu eingerichtet, für den Betrieb mit einem ersten Antriebsaggregat 7 über die Eingangswelle 10 gekoppelt oder verbunden zu werden. Das zweite Antriebsaggregat 8, insbesondere eine elektrische Maschine, wird für den Betrieb des Getriebes 100 wie in der Figur 1 dargestellt mit dem Planetenträger P2 des zweiten Planetengetriebes 6 und dem fünften Schaltelement SE5 gekoppelt oder verbunden. In der Figur 1 ist dazu dargestellt, dass die Welle des zweiten Antriebsaggregates 8 über ein Stirnradsatz 15 mit einer Welle verbunden wird. Auf dieser Welle ist das fünfte Schaltelement SE5 und der Planetenträger P2 des zweiten Planetengetriebes angeordnet. Für eine Optimierung der Übersetzungsverhältnisse ist die Ausgangswelle 11
beispielsweise über einen Abtrieb, insbesondere einen Stirnradsatz,
beispielsweise mit einem Differential verbunden, über welches die Bewegungen auf die Räder 310 übertragen werden. Für die Ansteuerung der Schaltelemente ist eine Ansteuerung 50 vorgesehen, die das Verfahren zum Betrieb der
Hybridantriebsanordnung mit dem Getriebe ausführt. Mittels der Pfeile an der Ansteuerung 50 sind die Steuerleitungen zwischen der Ansteuerung 50 und den Schaltelementen SE1...SE5 angedeutet. Diese Steuerleitungen sind für eine verbesserte Darstellung nicht vollständig eingezeichnet. Die Kommunikation zwischen den Schaltelementen und der Vorrichtung kann jedoch auch mittels eines BUS-Systems oder kabellos erfolgen. Figur 2 zeigt eine Schaltmatrix des Getriebes. In den Spalten sind die einzelnen Schaltelemente SE1...SE5 angegeben und in der letzten Spalte beispielhaft ein sich zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle ergebendes ungefähres Übersetzungsverhältnis. In den Zeilen sind die unterschiedlichen Gangstufen, Gänge oder Betriebsmodi des Getriebes angegeben. Mittels Kreuzen ist in der Schaltmatrix dargestellt, welches der Schaltelemente aktiviert sein muss, damit sich der entsprechende Gang oder Betriebsmodus einstellt. Mit Aktivierung der Schaltelemente ist hierbei insbesondere gemeint, dass eine Kupplung geschlossen wird oder eine Bremse betätigt wird, sodass über die Kupplung eine Kraft von einer Welle auf eine weitere Welle übertragen werden kann und mittels der Bremse eine Kraft auf einen Fixpunkt, insbesondere das Getriebegehäuse, übertragen werden kann. Aus der Schaltmatrix ist ersichtlich, dass sich je nach Kombination der fünf Schaltelemente sechs Gänge G1...G5, R einstellen lassen, wobei der erste Gang Gl das höchste Übersetzungsverhältnis und der fünfte Gang G5 das niedrigste Übersetzungsverhältnis aufweist. Bei diesen Gängen liegt zwischen Eingangs- und Ausgangswelle in festes
Drehzahlverhältnis entsprechend der Übersetzung an und ein erstes und zweites Antriebsaggregat treiben entweder jeweils einzeln oder zusammen die
Ausgangswelle 11 an. Insbesondere sind dies verbrennungsmotorische oder hybridische Gänge, beispielsweise wenn das Antriebsaggregat ein
Verbrennungsmotor ist und das zweite Antriebsaggregat eine elektrische Maschine ist. Diese Gänge ermöglichen auch eine Lastpunktanhebung des Verbrennungsmotors, so dass die elektrische Maschine generatorisch betrieben werden kann und ein Laden einer Batterie während des Betriebs, insbesondere Fährbetrieb eines Fahrzeugs, erfolgen kann. In den folgenden Zeilen der Matrix schließen sich die Gänge El und E2 oder Betriebsmodi an, in denen nur das zweite Antriebsaggregat mit der Ausgangswelle 11 verbunden ist. Hierzu müssen insbesondere das erste und das zweite Schaltelement geöffnet sein, damit keine Verbindung zum ersten Antriebsaggregat besteht. Dies sind insbesondere elektromotorische Gänge, beispielsweise wenn das zweite Antriebsaggregat eine elektrische Maschine ist. Vorteilhaft kann in diesen Gängen ein Fahrzeug lokal emissionsfrei betrieben werden. Je nachdem, ob das zweite Antriebsaggregat über das zweite Planetengetriebe 6 und mit geschlossenem fünften
Schaltelement SE5 mit der Ausgangswelle 11 gekoppelt wird, ergibt sich eine hohe Übersetzung oder bei Verbindung des zweiten Antriebsaggregates über das zweite Planetengetriebe 5 mit geschlossenem Schaltelement SE3 ergibt sich eine niedrigere Übersetzung, wie in der letzten Spalte der Schaltmatrix dargestellt.
Durch Öffnen des ersten, zweiten, dritten und fünften Schaltelementes SEI, SE2, SE3, SE5 und Schließen des vierten Schaltelementes SE4 ergibt sich ein leistungsverzweigter Betrieb, der eCVT-Modus, welcher eine voneinander unabhängige Vortriebsleistung an der Ausgangswelle 11 und Ladeleistung des zweiten Antriebsaggregates 8 ermöglicht. Insbesondere eignet sich dieser Betriebsmodus zum hybridischen Anfahren bei niedrigem Batterieladezustand, da ein stufenloses Verändern der Übersetzungsverhältnisse und damit insbesondere stufenloses Beschleunigen bei gleichzeitigem generatorischen Betrieb des zweiten Antriebsaggregates 8 möglich ist.
Ein weiterer Modus CH, oder auch Standladen genannt, ergibt sich, wenn nur das erste Schaltelement SEI geschlossen ist und alle weiteren vier
Schaltelemente SE2...SE5 geöffnet sind. Die Antriebsaggregate 7 und 8 werden dabei miteinander gekoppelt, wobei keine Verbindung zur Ausgangswelle 11 besteht. In diesem Betriebsmodus kann während des Stillstands der
Ausgangswelle, insbesondere eines Fahrzeugs, mittels des ersten
Antriebsaggregates 7 das zweite 8 angetrieben werden, beispielsweise generatorisch zum Laden einer elektrischen Energiequelle 70, beispielsweise eine Batterie, verwendet werden. Alternativ kann mittels des zweiten
Antriebsaggregates 8 auch das erste 7 angetrieben werden und beispielsweise ein Verbrennungsmotorstart oder eine Diagnose des Verbrennungsmotors durchgeführt werden, falls das erste Antriebsaggregat 7 ein Verbrennungsmotor ist und das zweite Antriebsaggregat 8 eine elektrische Maschine ist.
Figur 3 zeigt eine graphische Darstellung der Schaltbarkeitsmatrix der zugkraftunterbrechungsfrei schaltbaren Gänge. Auf der linken Seite sind die zwei elektromotorischen Gänge E1... E2, in der Mitte die sechs
verbrennungsmotorischen Gänge G1...G5, R und auf der rechten Seite der eCVT Modus dargestellt. Dabei symbolisiert der durchgezogene Pfeil
zugkraftunterbrechungsfreie Übergänge zwischen zwei Gängen. So ist es bei den verbrennungsmotorischen Gänge Gl bis R es immer möglich in den nächsthöheren Gang zu schalten. Des Weiteren kann vom ersten Gang Gl in den dritten Gang G3 und in den fünften Gang G5 sowie vom dritten Gang G3 in den fünften Gang G5 und vom zweiten Gang G2 in den vierten Gang G4 zugkraftunterbrechungsfrei gewechselt werden. Vom ersten Gang Gl kann auch zugkraftunterbrechungsfrei in den sechsten Gang R, den Rückwärtsgang, geschalten werden. Zwischen dem ersten elektromotorischen Gang El kann zugkraftunterbrechungsfrei in den zweiten elektromotorischen Gang E2 gewechselt werden.
Weiter kann vom ersten elektromotorischen Gang El der Verbrennungsmotor im sechsten Gang R gestartet werden, ohne dass ein zusätzlicher Anlasser notwendig ist. Vom zweiten elektromotorischen Gang E2 aus ist ein Start des Verbrennungsmotors im zweiten oder vierten Gang G2, G4 möglich.
Zusätzlich kann vom eCVT Modus in den fünften Gang G5 des
Verbrennungsmotors gewechselt werden.
Figur 4 zeigt ein Fahrzeug 300 mit Rädern 310, wobei das Fahrzeug eine Hybridantriebsanordnung 200, wie oben beschrieben, umfasst.
Figur 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung 200 mit einem Getriebe 100. Mit Schritt 405 startet das Verfahren. In Schritt 410 wird ein Betriebsvorgabesignal BV ermittelt und in Schritt 420 mindestens eines der Schaltelemente SE1...SE5 zur Einstellung der Funktionalität des Getriebes 100 in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals BV angesteuert. Mit Schritt 425 endet das Verfahren. Das Betriebsvorgabesignal BV ist hierbei entweder ein Parameter für eine physikalische Größe im Getriebe 100 wie z.B. ein Drehmoment oder eine Drehzahl oder eine zu übertragende
Leistung, welche an einer Komponente des Getriebes 100 anliegen oder übertragen werden soll. Diese Komponenten sind insbesondere Eingangswelle 10, Ausgangswelle 11 aber auch die Parameter an den Antriebsaggregaten 7, 8 oder den Schaltelementen SE1...SE5. Darüber hinaus kann das
Betriebsvorgabesignal BV auch einen bestimmten Betriebsmodus wie einen der vier Gänge G1...G5, R oder der zwei Gänge E1... E2, welche nur mit dem zweiten Antriebsaggregat betrieben werden, oder auch die besonderen
Funktionen eCVT oder Standladen CH darstellen. In Abhängigkeit dieses Betriebsvorgabesignals BV werden die Schaltelemente SEI bis SE5
entsprechend der Schaltmatrix angesteuert, um das Getriebe 100 in den entsprechenden Gang oder Betriebsmodus zu schalten. Für eine
zugkraftunterbrechungsfreie Umschaltung zwischen den einzelnen Gängen oder Betriebsmodi ist es notwendig, dass eines der Schaltelemente SE1...SE5 seinen Zustand vor und nach der Schaltung beibehält, wobei ein weiteres Schaltelement während des Schaltens aus dem geöffneten in den geschlossenen Zustand übergeht, während ein anderes aus dem geschlossenen in den geöffneten Zustand übergeht.

Claims

Ansprüche
1. Getriebe (100) für eine Hybridantriebsanordnung, welches mit zwei
Antriebsaggregaten (7, 8) koppelbar ist, mit
einer Eingangswelle (10) und einer Ausgangswelle (11),
mindestens einem ersten und einem zweiten Schaltelement (SEI, SE2), einem ersten und einem zweiten Planetengetriebe (5,6),
wobei die Eingangswelle (10) gekoppelt ist mit dem Sonnenrad (Sl) des ersten
Planetengetriebes (5),
wobei die Eingangswelle (10) mittels dem ersten Schaltelement (SEI) koppelbar ist mit dem Planetenträger (P2) des zweiten Planetengetriebes (6),
wobei der Planetenträger (PI) des ersten Planetengetriebes (5) mittels dem zweiten Schaltelement (SE2) koppelbar ist mit dem Planetenträger (P2) des zweiten Planetengetriebes (6),
wobei das Hohlrad (Hl) des ersten Planetengetriebes (5) mit dem Sonnenrad (S2) des zweiten Planetengetriebes (6) gekoppelt ist,
und wobei die Ausgangswelle (11) mit dem Hohlrad (H2) des zweiten
Planetengetriebes (6) gekoppelt ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1,
mit einem dritten Schaltelement (SE3), welches dazu eingerichtet ist, das Hohlrad (Hl) des ersten Planetengetriebes (5) und/oder das Sonnenrad (S2) des zweiten Planetengetriebes (6) abzubremsen oder freizugeben.
3. Getriebe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
mit einem vierten Schaltelement (SE4), welches dazu eingerichtet ist, der
Planetenträger (PI) des ersten Planetengetriebes (5) abzubremsen oder freizugeben.
4. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
mit einem fünften Schaltelement (SE5), welches dazu eingerichtet ist, das Hohlrad (Hl) des ersten Planetengetriebes (5) mit dem Planetenträger (P2) des zweiten Planetengetriebes (6) koppelbar zu verbinden und/oder das Sonnenrad (S2) des zweiten Planetengetriebes (6) mit dem Planetenträger (P2) des zweiten
Planetengetriebes (6) koppelbar zu verbinden.
5. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das erste und/ oder das zweite und/oder das fünfte Schaltelement (SEI, SE2, SE5) eine Kupplung umfasst und/oder wobei das dritte und/ oder das vierte Schaltelement (SE3, SE4) eine Bremse umfasst.
6. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein erstes Antriebsaggregat (7), insbesondere eine
Verbrennungskraftmaschine, mit der Eingangswelle (10) gekoppelt ist und/ oder ein zweites Antriebsaggregat (8), insbesondere eine elektrische Maschine, mit dem Planetenträger (P2) des zweiten Planetengetriebes (6) gekoppelt ist.
7. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein Ändern der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes (100)
zugkraftunterbrechungsfrei erfolgt.
8. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
mit einer Ansteuerung (50) zur Ansteuerung mindestens eines der Schaltelemente (SE1..SE5) in Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsvorgabesignals (BV).
9. Hybridantriebsanordnung (200) mit einem Getriebe (100) nach einem der
Ansprüche 1 bis 8, wobei die Hybridantriebsanordnung ein zweites
Antriebsaggregat (8) und/ oder einen Pulswechselrichter (60), eine elektrische Energiequelle und ein erstes Antriebsaggregat (7) umfasst.
10. Fahrzeug (300) mit einer Hybridantriebsanordnung (200) nach Anspruch 9.
11. Verfahren (400) zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung (200) mit einem
Getriebe (100) nach einem der Ansprüche 1-8 mit den Schritten:
Ermitteln (410) eines Betriebsvorgabesignals (BV)
Ansteuern (420) mindestens eines der Schaltelemente (SE1..SE5) zur Einstellung der Funktionalität des Getriebes (100) in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals (BV).
12. Computerprogramm, das eingerichtet ist, das Verfahren (400) nach Anspruch 11 auszuführen.
13. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach
Anspruch 12 gespeichert ist.
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