WO2020249311A1 - Getriebe für eine hybridantriebsanordnung, hybridantriebsanordning, fahrzeug, und verfahren zum betreiben der hybridantriebsanordnung - Google Patents

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WO2020249311A1
WO2020249311A1 PCT/EP2020/062393 EP2020062393W WO2020249311A1 WO 2020249311 A1 WO2020249311 A1 WO 2020249311A1 EP 2020062393 W EP2020062393 W EP 2020062393W WO 2020249311 A1 WO2020249311 A1 WO 2020249311A1
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transmission
planetary gear
gear
coupled
planet carrier
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Dominik Eszterle
Rolf Lucius Dempel
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a transmission for a hybrid drive arrangement. Further,
  • the invention relates to a hybrid drive arrangement with a transmission
  • WO2010 / 009943 shows A1
  • Dual clutch transmission which enables the operation of a hybrid vehicle
  • Coupled or “coupled” is used in the following in the sense of a
  • Coupled includes
  • the corresponding switching element in particular a brake or a
  • Coupled used and the use of the term “couplable”
  • 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 one first shift element, and a second
  • the first switching element is set up to brake or release the ring gear of the simple planetary gear
  • the second switching element is set up to brake or release the second sun gear of the double planetary gear
  • Switching element can be coupled to the sun gear of the simple
  • Switching element can be coupled to the planet carrier of the simple
  • 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, a second, a third and a fourth switching element and a simple planetary gear and a double
  • Planetary gear which is also known as the Ravigneaux set.
  • This double planetary gear has two sun gears of different sizes, a common planet carrier and a ring gear.
  • the planet carrier comprises a first planetary gear set and a second planetary gear set.
  • the first planetary gear set orbits the first sun gear and meshes with the first sun gear and with the ring gear.
  • the second planetary gear set orbits the second sun gear and meshes with it.
  • the first planetary gear set orbits the first sun gear and meshes with the first sun gear and with the ring gear.
  • the second planetary gear set orbits the second sun gear and meshes with it.
  • the first planetary gear set orbits the first sun gear and meshes with the first sun gear and with the ring gear.
  • the second planetary gear set orbits the second sun gear and meshes with it.
  • the first planetary gear set orbits the first sun gear and meshes with the first sun gear and with the ring gear.
  • the simple planetary gear has a sun gear, a planet carrier with a planetary gear set and a ring gear.
  • the planetary gear set orbits the sun gear and meshes with the sun gear and the ring gear.
  • Planetary gear is only referred to as a simple planetary gear with the double planetary gear to make it easier to distinguish, it is a normal planetary gear.
  • the input shaft is fixed to the first sun gear of the double
  • a coupling is to be understood as 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.
  • the ring gear of the simple planet carrier can be braked or released by closing or opening the first shift element, in particular connecting the ring gear or supporting the ring gear on a fixed point or on a housing of the transmission.
  • Braking the ring gear includes reducing the speed of the ring gear, in particular until the ring gear comes to a standstill.
  • Releasing the ring gear includes releasing the brake so that the ring gear accelerates in accordance with the forces acting on the ring gear.
  • Planetary gear are braked or released by closing or opening the second switching element, in particular connecting the
  • Sun gear or a support of the sun gear on a fixed point or on a housing of the transmission includes reducing the speed of the sun gear, in particular until the sun gear comes to a standstill.
  • Releasing the sun gear includes releasing the brake so that the sun gear accelerates in accordance with the forces acting on the sun gear.
  • the planet carrier of the double planetary gear can be connected to the sun gear of the simple one by means of the third switching element
  • the ring gear of the double Planetary gear can be connected or disconnected to the planet carrier of the simple planetary gear by means of the fourth switching element.
  • the output shaft is coupled to the planet carrier of the simple planetary gear and is therefore connected to it in a rotationally fixed manner.
  • the output shaft is coupled to the planet carrier of the simple planetary gear and is therefore connected to it in a rotationally fixed manner.
  • Output shaft can be coupled with an output.
  • the output is in particular a shaft or an axis that the movement of the output shaft on the
  • a transmission is advantageously provided, which the speed and the torque, which is applied to the input shaft, with the first and / or second and / or third and / or fourth shifting element in accordance with the
  • the transmission according to the invention is particularly suitable for a drive system that is operated with a voltage of 48V, as well as for drive systems that use a voltage higher than 48V.
  • the transmission comprises a fifth shift element which is set up to connect the input shaft to the
  • a fifth shift element is provided for the transmission.
  • the input shaft can be connected to or disconnected from the sun gear of the simple planetary gear by closing or opening the fifth shift element.
  • further operating modes can advantageously be set. For example, when the first and fifth shifting element is closed and the second, third and fourth shifting element is open, there is a further transmission ratio between the input shaft and output shaft, a second transmission ratio in the transmission.
  • the transmission comprises a sixth shift element, which is set up to double the planet carrier To connect planetary gear with the ring gear of the simple planetary gear or to separate.
  • a sixth shifting element is provided for the transmission, which connects or disconnects the planetary carrier of the double
  • Planetary gear with the ring gear of the simple planetary gear allows, whereby the planet carrier of the double planetary gear can be coupled to the ring gear of the simple planetary gear.
  • further operating modes can advantageously be set. For example, when the second, fifth and sixth shifting element is closed and the first, third and fourth shifting element is open, a further transmission ratio between
  • Input shaft and output shaft a fourth translation. Furthermore, when the first, second and fifth shifting element is open and the third, fourth and sixth shifting element is closed, there is a fifth gear ratio in the transmission. Another gear ratio, in which the output shaft rotates in the opposite direction than in the previous gear ratios, results when the second, third and fifth shifting element is open and the first, fourth, and sixth shifting element is closed.
  • the third and / or the fourth and / or the fifth and / or the sixth shifting element comprises a clutch.
  • the third and / or fourth and / or fifth and / or sixth are used to connect the named components of the planetary gears
  • Switching element designed as a clutch.
  • a clutch can in particular be a dry clutch, wet clutch, friction clutch or dog clutch. Possibilities for a controllable connection of the components of the planetary gears are advantageously provided.
  • the third and / or the sixth shifting element are designed as a dog clutch.
  • the fourth and / or the fifth shift element are designed as a friction clutch.
  • the first and / or the second switching element comprises a brake.
  • the first and / or the second switching element are used as a brake, in particular a dry or wet brake or as a dog clutch or as
  • Friction clutch executed.
  • a possibility for controllably releasing and braking the ring gear of the simple planetary gear and / or the second sun gear of the double planetary gear is advantageous
  • a first drive unit in particular an internal combustion engine
  • a second drive unit in particular an electrical machine, is coupled to the planet carrier of the double planetary gear.
  • the first drive unit can be coupled to the input shaft on the input side.
  • the second drive unit is double with the planet carrier
  • the second drive unit can be coupled to the ring gear of the simple planetary gear via the sixth switching element.
  • the first drive unit or the internal combustion engine can be connected to the electric machine by closing the third and fifth switching elements. Since both drive units are decoupled from the output shaft and no torque is transmitted to the output shaft, this charging can take place when the output shaft is at a standstill, for example when a vehicle is at a standstill (stationary charging). For example, when standing still
  • Output shaft enables a direct transfer of the rotational energy of the first drive unit to the second drive unit or vice versa, for example to start an internal combustion engine.
  • Power-split operation of the transmission is made possible by closing the fifth and sixth shifting elements and opening the first, second, third and fourth shifting elements.
  • the first drive unit acts on the sun gear of the simple planetary gear and the electrical machine acts on the ring gear of the simple planetary gear, the planet carrier of which is connected to the output shaft.
  • the transmission ratio between the input shaft and output shaft can be set over a wide range by specifying a speed or a torque of the second drive unit vary continuously.
  • a power-split operation, or also called eCVT mode is advantageously made possible, in which both the propulsive power on the output shaft and the
  • 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) and a smooth, comfortable transition from stationary charging mode to crawling charging mode and driving mode with fixed gear ratio or in fixed gear is advantageously made possible.
  • the fourth and fifth switching elements When the fourth and fifth switching elements are open, the input shaft, and thus the first drive unit, is decoupled from the output shaft.
  • the first, third and / or sixth shift element is additionally closed, the second drive unit is connected to the output shaft via a first gear ratio or a second gear ratio, so that the output shaft can only be driven by means of the second drive unit.
  • the first drive unit can be driven and, for example, started from driving by means of the second drive unit if the first drive unit is an internal combustion engine.
  • 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 from an open to a closed State is transferred.
  • 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 having a second drive unit and / or a pulse-controlled inverter, electrical energy source or a first
  • 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 planet carrier of the double planetary gear.
  • the pulse-controlled inverter is in particular for supplying the second
  • the Drive unit in particular an electrical machine, is provided. For this purpose, it converts in particular the electrical energy of 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 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 comprises a double planetary gear 5, in particular a Ravigneaux set, with a first and a second sun gear S1, S2, a common one Planet carrier P and a ring gear Hl.
  • the double planetary gear 5 comprises a first planetary set PI, which orbits the first sun gear S1 and meshes with the first sun gear S1 and with the ring gear Hl.
  • the double planetary gear 5 comprises a second
  • Planetary set P2 which orbits and meshes with the second sun gear S2.
  • the transmission 100 also includes a simple planetary gear 6 with a sun gear S3, a planet carrier P3 and a ring gear H3.
  • the input shaft 10 is double with the first sun gear S1
  • the transmission 100 further comprises a first shift element SEI and a second
  • the first shift element SEI in particular a brake, is set up to brake or release the ring gear H3 of the simple planetary gear 6, in particular in that the brake connects the ring gear to a fixed point or supports it, for example, on the housing (not shown) of the gear 100.
  • the third shift element SE3, in particular a clutch is set up to connect or disconnect the planet carrier P of the double planetary gear 5 to the sun gear S3 of the simple planetary gear 6.
  • the fourth shift element SE4, in particular a clutch is set up to connect or disconnect the ring gear Hl of the double planetary gear 5 with the planet carrier P3 of the simple planetary gear 6.
  • the transmission 100 can further comprise a fifth shift element SE5 and a sixth shift element SE6.
  • the fifth shift element SE5, in particular a clutch is set up to connect or disconnect the input shaft 10 to the sun gear S3 of the simple planetary gear 6.
  • the sixth shift element SE6, in particular a clutch is set up to connect the planet carrier P of the double planetary gear 5 with the ring gear H3 of the single
  • the output shaft 11 is coupled to the planet carrier P3 of the simple planetary gear 6.
  • the transmission is further set up to operate with a first Drive unit to be coupled or connected via the input shaft 10.
  • a first Drive unit to be coupled or connected via the input shaft 10.
  • Drive unit 7 is connected to the input shaft 10.
  • the second drive unit 8 in particular an electrical machine, is coupled or connected to the planet carrier P of the double planetary gear 5 and the sixth shift element SE6 for the operation of the transmission 100 as shown in FIG.
  • the output shaft 11 is connected, for example, via an output, in particular a spur gear set, for example to a differential, via which the movements are transmitted to the wheels 310.
  • a control 50 is provided for controlling the shift elements, which executes the method for operating the hybrid drive arrangement with the transmission.
  • Switching elements SE1 ... SE6 are only indicated as an arrow for reasons of clarity and are not shown in full.
  • the communication between the switching elements SE1 ... SE6 and the device can take place by means of the control lines as well as by means of a BUS system or wirelessly.
  • Figure 2 shows a switching matrix of the transmission.
  • the individual shift elements SE1 ... SE6 are specified in the columns and an approximate transmission ratio resulting between one of the drive units and the output shaft is specified in the last column.
  • 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 or a force can be applied to a fixed point, in particular the transmission housing, by means of the brake. can be transferred.
  • a cross X means that the switching element is closed and loaded.
  • a cross in brackets (X) means that the switching element is closed and unloaded. The activation of these switching elements is optional. However, this results in the advantage that shifting into another gear is made possible in a simpler and, in particular, traction-free manner.
  • the shift matrix shows that, depending on the combination of the six shift elements, up to six gears G1 ... G5, R can be set, whereby the first gear Gl has the highest gear ratio and fifth gear G5 has the lowest gear ratio.
  • R is preferably between the first drive unit 7 and the
  • Output shaft 11 has a fixed speed ratio i corresponding to the translation given in the last column.
  • the output shaft is driven in gears G1 ... G5, R either by the first drive unit 7 alone or together with the second drive unit 8.
  • gears G1 ... G5, R either by the first drive unit 7 alone or together with the second drive unit 8.
  • these are internal combustion engine or hybrid gears, for example when the first drive unit 7 is an internal combustion engine and the second drive unit 8 is an electrical machine.
  • the drive unit is connected to the output shaft 11.
  • the fourth and the fifth switching element in particular must be open so that there is no connection to the first drive unit.
  • These are especially 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.
  • a power split operation By closing the fifth switching element SE5 and sixth switching element SE6 and opening the other switching elements (SE1 ... SE4), a power split operation, eCVT mode, results, which enables independent propulsive power on the output shaft 11 and charging power of the second drive unit 8.
  • eCVT mode a power split operation
  • these operating modes are suitable for hybrid starting when the battery state of charge is low, as the gear ratios can be continuously changed and thus
  • stepless acceleration with simultaneous generator operation of the second drive unit 8 is possible.
  • Another mode CH or also called stationary charging, results when the third and fifth switching elements SE3, SE5 are closed and all other switching elements are open.
  • the drive units 7 and 8 are coupled to one another, there being no connection to the output shaft 11.
  • the second 8 can be driven, for example used as a generator to charge an electrical energy source 70, in particular a battery.
  • the first 7 can also be driven by means of the second drive unit 8 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.
  • El On the left side are the electromotive gears El, E2 and in the middle the six
  • the solid arrow symbolizes transitions between two gears without interruption of traction and the dashed arrow normal transitions. So it is with the
  • the sixth gear R is a reverse gear.
  • the internal combustion engine can be started in first gear Gl and in second gear G2 from the electromotive first gear El.
  • the internal combustion engine can be started in fifth gear G5 from the electromotive second 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 switching elements SE1 ... SE6 for setting the Functionality of the transmission 100 is controlled 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 a torque or a speed, or one to be transmitted
  • the operating setting signal BV can also have a specific operating mode such as one of the six gears G1 ... G5, R or the two gears E1 ... E2, which are only operated with the second drive unit, or the special functions eCVTl or stationary store CH represent.
  • the switching elements SEI to SE6 are also included in the operating specification signal BV.
  • one of the shift elements SE1 ... SE6 maintains its state before and after the shift, with another shift element transitioning from the open to the closed state while another shifts off the closed in the open

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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, einem zweiten, einem dritten und einem vierten Schaltelement (SE1, SE2, SE3, SE4), einem doppelten Planetengetriebe (5), insbesondere Ravigneaux Satz, mit einem ersten und einem zweiten Sonnenrad (S1, S2), einem Planetenträger (P) und einem Hohlrad (H1), und einem einfachen Planetengetriebe (6), wobei die Eingangswelle (10) mit dem ersten Sonnenrad (S1) des doppelten Planetengetriebes (5) gekoppelt ist, wobei das erste Schaltelement (SE1) dazu eingerichtet ist, das Hohlrad (H3) des einfachen Planetengetriebes (6) abzubremsen oder freizugeben, wobei das zweite Schaltelement (SE2) dazu eingerichtet ist, das zweite Sonnenrad (S2) des doppelten Planetengetriebes (5) abzubremsen oder freizugeben, wobei der Planetenträger (P) des doppelten Planetengetriebes (5) mittels des dritten Schaltelementes (SE3) koppelbar ist mit dem Sonnenrad (S3) des einfachen Planetengetriebes (6), wobei das Hohlrad (H1) des doppelten Planetengetriebes (5) mittels des vierten Schaltelements (SE4) koppelbar ist mit dem Planetenträger (P3) des einfachen Planetengetriebes (6), und die Ausgangswelle (11) mit dem Planetenträger (P3) des einfachen Planetengetriebes (6) gekoppelt ist.

Description

Beschreibung
Titel
GETRIEBE FÜR EINE HYBRIDANTRIEBSANORDNUNG, HYBRIDANTRIEBSANORDNING, 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 Schaltelement, einem zweiten
Schaltelement, einem dritten Schaltelement und einem vierten Schaltelement, einem doppelten Planetengetriebe, insbesondere ein Ravigneaux-Satz, mit einem ersten und einem zweiten Sonnenrad, einem Planetenträger und einem Hohlrad, und einem einfachen Planetengetriebe,
wobei die Eingangswelle mit dem ersten Sonnenrad des doppelten
Planetengetriebes gekoppelt ist,
wobei das erste Schaltelement dazu eingerichtet ist, das Hohlrad des einfachen Planetengetriebes abzubremsen oder freizugeben,
wobei das zweite Schaltelement dazu eingerichtet ist, das zweite Sonnenrad des doppelten Planetengetriebes abzubremsen oder freizugeben,
wobei der Planetenträger des doppelten Planetengetriebes mittels des dritten
Schaltelementes koppelbar ist mit dem Sonnenrad des einfachen
Planetengetriebes,
wobei das Hohlrad des doppelten Planetengetriebes mittels des vierten
Schaltelements koppelbar ist mit dem Planetenträger des einfachen
Planetengetriebes, und wobei die Ausgangswelle mit dem Planetenträger des einfachen 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, ein zweites, ein drittes und ein viertes Schaltelement und einfaches Planetengetriebe sowie ein doppeltes
Planetengetriebe, welches auch als Ravigneaux-Satz bekannt ist. Dieses doppelte Planetengetriebe weist zwei unterschiedlich große Sonnenräder auf, einen gemeinsamen Planetenträger und ein Hohlrad. Der Planetenträger umfasst einen ersten Planetensatz und einen zweiten Planetensatz. Insbesondere umkreist der erste Planetensatz das erste Sonnenrad und kämmt mit dem ersten Sonnenrad und mit dem Hohlrad. Insbesondere umkreist der zweite Planetensatz das zweite Sonnenrad und kämmt mit diesem. Insbesondere fixiert der
Planetenträger die Abstände des ersten und des zweiten Planetensatzes zueinander sowie der Planeten der jeweiligen Planetensatz untereinander. Das einfache Planetengetriebe weist ein Sonnenrad, einen Planetenträger mit einem Planetensatz und ein Hohlrad auf. Der Planetensatz umkreist das Sonnenrad und kämmt mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad. Das einfache
Planetengetriebe wird nur zur besseren Unterscheidbarkeit mit dem doppelten Planetengetriebe als einfaches Planetengetriebe bezeichnet, dabei handelt es sich um ein normales Planetengetriebe.
Die Eingangswelle ist fest mit dem ersten Sonnenrad des doppelten
Planetengetriebes gekoppelt und somit drehfest damit verbunden. Im Rahmen der Beschreibung ist eine Koppelung als eine Verbindung zu verstehen, welche starr, beispielsweise einstückig, beispielsweise mittels einer Welle, oder mit einer festen Übersetzung oder Getriebestufe ausgeführt ist.
Das Hohlrad des einfachen Planetenträgers kann mittels Schließen oder Öffnen des ersten Schaltelements abgebremst oder freigegen werden, insbesondere ein Verbinden des Hohlrades oder ein Abstützen des Hohlrades an einem Fixpukt oder an einem Gehäuse des Getriebes. Das Abbremsen des Hohlrades umfasst das Reduzieren der Drehzahl des Hohlrades, insbesondere bis zum Stillstand des Hohlrades. Das Freigeben des Hohlrades umfasst das Lösen der Bremse, so dass das Hohlrad entsprechend der auf das Hohlrad wirkenden Kräfte beschleunigt. Weiter kann das zweite Sonnenrad des doppelten
Planetengetriebes mittels Schließen oder Öffnen des zweiten Schaltelements abgebremst oder freigegen werden, insbesondere ein Verbinden des
Sonnenrades oder ein Abstützen des Sonnenrades an einem Fixpukt oder an einem Gehäuse des Getriebes. Das Abbremsen des Sonnenrades umfasst das Reduzieren der Drehzahl des Sonnenrades, insbesondere bis zum Stillstand des Sonnenrades. Das Freigeben des Sonnenrades umfasst das Lösen der Bremse, so dass das Sonnenrad entsprechend der auf das Sonnenrad wirkenden Kräfte beschleunigt. Weiter kann der Planetenträger des doppelten Planetengetriebes mittels des dritten Schaltelements mit dem Sonnenrad des einfachen
Planetengetriebes verbunden oder getrennt werden. Das Hohlrad des doppelten Planetengetriebes mittels dem vierten Schaltelement mit dem Planetenträger des einfachen Planetengetriebes verbunden oder getrennt werden.
Die Ausgangswelle ist mit dem Planetenträger des einfachen Planetengetriebes gekoppelt und somit drehtfest damit verbunden. 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/oder zweiten und/oder dritten und/oder vierten Schaltelement entsprechend der
Übersetzungsverhältnisse in dem Getriebe auf die Ausgangswelle überträgt. Bei gleichzeitig geschlossenem ersten, zweiten und dritten Schaltelement ergibt sich eine erste Übersetzung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle. Bei gleichzeitig geschlossenem ersten, zweiten und vierten Schaltelement ergibt sich eine weitere Übersetzung. Das erfindungsgemäße Getriebe ist besonders geeignet 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 fünftes Schaltelement, welches dazu eingerichtet ist, die Eingangswelle mit dem
Sonnenrad des einfachen Planetengetriebes zu verbinden oder zu trennen.
Für das Getriebe ist ein fünftes Schaltelement vorgesehen. Die Eingangswelle kann mittels des Schließen oder Öffnen des fünften Schaltelements mit dem Sonnenrad des einfachen Planetengetriebes verbunden oder getrennt werden. 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 beispielsweise bei geschlossenem ersten und fünften Schaltelement und geöffneten zweiten, dritten und vierten Schaltelement ein weiteres Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle, eine zweite Übersetzung im Getriebe.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe ein sechstes Schaltelement, welches dazu eingerichtet ist, den Planetenträger des doppelten Planetengetriebes mit dem Hohlrad des einfachen Planetengetriebes zu verbinden oder zu trennen.
Für das Getriebe ist ein sechstes Schaltelement vorgesehen, welches ein Verbinden oder ein Trennen des Planetenträgers des doppelten
Planetengetriebes mit dem Hohlrad des einfachen Planetengetriebes ermöglicht, wodurch der Planetenträger des doppelten Planetengetriebes mit dem Hohlrad des einfachen Planetengetriebes koppelbar ist. Vorteilhaft lassen sich mit der bisher beschriebenen Topologie des Getriebes mit den ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Schaltelementen, neben den bereits erwähnten, weitere Betriebsmodi einstellen. So ergibt sich beispielsweise bei geschlossenem zweiten, fünften und sechsten Schaltelement und geöffneten ersten, dritten und vierten Schaltelement ein weiteres Übersetzungsverhältnis zwischen
Eingangswelle und Ausgangswelle, eine vierte Übersetzung. Weiter ergibt sich bei geöffnetem ersten, zweiten und fünften Schaltelement sowie geschlossenem dritten, vierten und sechsten Schaltelement eine fünfte Übersetzung im Getriebe. Ein weiteres Übersetzungsverhältnis, bei dem die Ausgangswelle in die entgegengesetzte Richtung als bei den bisherigen Übersetzungen sich dreht, ergibt sich bei geöffnetem zweiten, dritten und fünften Schaltelement und geschlossenem ersten, vierten und sechstem Schaltelement.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das dritte und/oder das vierte und/oder das fünfte und/oder das sechste Schaltelement eine Kupplung. Zur Verbindung der genannten Komponenten der Planetengetriebe sind das dritte und/oder das vierte und/oder das fünfte und/oder das sechste
Schaltelement als Kupplung ausgeführt. Bei einer derartigen Kupplung kann es sich insbesondere um eine Trockenkupplung, Nasskupplung, Reibkupplung oder Klauenkupplung handeln. Vorteilhaft werden Möglichkeiten für eine steuerbare Verbindung der Komponenten der Planetengetriebe bereitgestellt. Insbesondere sind das dritte und/oder das sechste Schaltelement als Klauenkupplung ausgeführt. Beispielsweise sind das vierte und/oder das fünfte Schaltelement als Reibkupplung ausgeführt.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das erste und/oder das zweite Schaltelement eine Bremse. Das erste und/oder das zweite Schaltelement sind als Bremse, insbesondere eine Trocken- oder Nassbremse oder als Klauenkupplung oder als
Reibkupplung, ausgeführt. Vorteilhaft wird eine Möglichkeit zur steuerbaren Freigabe und Abbremsung des Hohlrades des einfachen Planetengetriebes und/oder des zweiten Sonnenrades des doppelten Planetengetriebes
bereitgestellt.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein erstes Antriebsaggregat, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, mit der Eingangswelle koppelbar und/ oder ein zweites Antriebsaggregat, insbesondere eine elektrische Maschine, ist mit dem Planetenträger des doppelten Planetengetriebes gekoppelt.
An der Eingangswelle ist eingangsseitig das erste Antriebsaggregat ankoppelbar. Das zweite Antriebsaggregat ist mit dem Planetenträger des doppelten
Planetengetriebes gekoppelt und somit fest damit verbunden. Über das sechste Schaltelement ist das zweite Antriebsaggregat mit dem Hohlrad des einfachen 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 dritten 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 (Standladen). Bei beispielsweise stillstehender
Ausgangswelle wird eine direkte Übertragung der rotatorischen Energie des ersten Antriebsaggregates zum zweiten Antriebsaggregat oder umgekehrt, beispielsweise zum Starten eines Verbrennungsmotors, ermöglicht.
Ein leistungsverzweigter Betrieb des Getriebes (eCVT-Modus) wird durch Schließen des fünften und des sechsten Schaltelements und Öffnen des ersten, zweiten, dritten und vierten Schaltelements ermöglicht. Dabei wirken das erste Antriebsaggregat auf das Sonnenrad des einfachen Planetengetriebes und die elektrische Maschine auf das Hohlrad des einfachen Planetengetriebes, dessen Planetenträger mit der Ausgangswelle verbunden ist. Dabei lässt sich das Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle über einen weiten Bereich mittels Vorgabe einer Drehzahl oder eines Drehmomentes des zweiten Antriebaggregates kontinuierlich variieren. Vorteilhaft wird ein leistungsverzweigter Betrieb, oder auch eCVT-Modus genannt, ermöglicht, bei dem sowohl die Vortriebsleistung an der Ausgangswelle, als auch die
Ladeleistung für den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine unabhängig voneinander einstellbar sind. Vorteilhaft wird ein Laden im Stand oder im Kriechen (>0km/h bis ca. 10km/h) und ein sanfter komfortabler Übergang vom Modus Standladen in den Modus Kriechladen und den Modus Fahren mit fester Übersetzung, bzw. im festem Gang ermöglicht.
Bei geöffneten vierten und fünften Schaltelement ist die Eingangswelle, und somit das erste Antriebsaggregat, von der Ausgangswelle abgekoppelt. Bei zusätzlich geschlossenem ersten, dritten und/oder sechsten Schaltelement ist das zweite Antriebsaggregat über eine erste Übersetzung oder eine zweite Übersetzung mit der Ausgangswelle verbunden, so dass ein Antreiben der Ausgangswelle nur mittels des zweiten Antriebsaggregates erfolgen kann.
Mittels, insbesondere dosiertem, Schließen des zweiten oder des fünften Schaltelements kann aus dem Fahren mittels dem zweiten Antriebsaggregat das erste Antriebsaggregat angetrieben und beispielsweise gestartet werden, falls das erste Antriebsaggregat ein Verbrennungsmotor ist.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass das erste Antriebsaggregat beispielsweise als elektrische Maschine ausgestaltet ist und das zweite Antriebsaggregat beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine ausgestaltet ist. In einer solchen Konfiguration können sich mittels des Getriebes andere Funktionalitäten und Betriebsmodi für das Zusammenwirken der Komponenten ergeben, die hier nicht weiter ausgeführt werden.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Ändern der
Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zugkraftunterbrechungsfrei.
Ein Ändern der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes, insbesondere ein Schalten in einen anderen Gang oder in einen anderen Betriebsmodus des Getriebes erfolgt zugkraftunterbrechungsfrei, wenn insbesondere für den Wechsel aus einem Betriebsmodus des Getriebes in einen anderen eines der Schaltelement seinen Zustand beibehält, ein zweites der Schaltelemente aus einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand überführt wird und ein drittes der Schaltelemente aus einem geöffneten in einen geschlossenen Zustand überführt wird. Vorteilhaft wird ein Getriebe bereitgestellt, bei dem das Wechseln der Gangstufen ohne eine Unterbrechung der Zugkraft ermöglicht wird.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe eine Ansteuerung zur Ansteuerung mindestens eines der Schaltelemente in
Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsvorgabesignals.
Es ist eine Ansteuerung vorgesehen welche in Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsvorgabesignals, beispielsweise ein angefordertes Drehmoment, eine vorgegebene Drehzahl, oder ein bestimmter Betriebspunkt der
Antriebsaggregate, mindestens eines der Schaltelemente ansteuert. Die genannten Parameter des Betriebsvorgabesignals können auf die
Ausgangswelle des Getriebes, auf die Eingangswelle oder auf die mit den Antriebsaggregaten zu verbindenden Wellen bezogen sein. Vorteilhaft wird eine Steuerung des Getriebes ermöglicht.
Ferner betrifft die Erfindung eine Hybrid-Antriebsanordnung mit einem Getriebe, wobei die Hybridantriebsanordnung ein zweites Antriebsaggregat und/ oder einen Pulswechselrichter, elektrische Energiequelle oder ein erstes
Antriebsaggregat umfasst.
Es wird eine Hybridantriebsanordnung mit einem bisher beschriebenen Getriebe bereitgestellt. Die Hybridantriebsanordnung umfasst ein zweites
Antriebsaggregat. Insbesondere umfasst die Hybridantriebsanordnung einen Pulswechselrichter, eine elektrische Energiequelle und oder ein erstes
Antriebsaggregat. Das zweite Antriebsaggregat ist insbesondere mit dem Planetenträger des doppelten Planetengetriebes 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 doppeltes Planetengetriebe 5, insbesondere einen Ravigneaux-Satz, mit einem ersten und einem zweiten Sonnenrad Sl, S2, einem gemeinsamen Planetenträger P und einem Hohlrad Hl. Insbesondere umfasst das doppelte Planetengetriebe 5 einen ersten Planetensatz PI, der das erste Sonnenrad S1 umkreist und mit dem ersten Sonnenrad S1 und mit dem Hohlrad Hl kämmt. Insbesondere umfasst das doppelte Planetengetriebe 5 einen zweiter
Planetensatz P2, der das zweite Sonnenrad S2 umkreist und kämmt.
Insbesondere fixiert der Planetenträger P die Abstände des ersten und zweiten Planetensatzes PI, P2 zueinander sowie jeweils deren Planten untereinander. Weiter umfasst das Getriebe 100 noch ein einfaches Planetengetriebe 6 mit einem Sonnenrad S3, einem Planetenträger P3 und einem Hohlrad H3. Die Eingangswelle 10 ist mit dem ersten Sonnenrad S1 des doppelten
Planetengetriebes 5 gekoppelt und somit drehfest damit verbunden. Weiter umfasst das Getriebe 100 ein erstes Schaltelement SEI und ein zweites
Schaltelement SE2, ein drittes Schaltelement SE3 und ein viertes Schaltelement SE4. Das erste Schaltelement SEI, insbesondere eine Bremse, ist dazu eingerichtet, das Hohlrad H3 des einfachen Planetengetriebes 6 abzubremsen oder freizugeben, insbesondere in dem die Bremse das Hohlrad mit einem Fixpunkt verbindet oder beispielsweise am Gehäuse (nicht dargestellt) des Getriebes 100 abstützt. Das zweite Schaltelement SE2, insbesondere eine Bremse, ist dazu eingerichtet, das zweite Sonnenrad S2 des doppelten
Planetengetriebes 5 abzubremsen oder freizugeben, insbesondere in dem die Bremse das Sonnenrad mit einem Fixpunkt verbindet oder beispielsweise am Gehäuse (nicht dargestellt) des Getriebes 100 abstützt. Das dritte Schaltelement SE3, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, den Planetenträger P des doppelten Planetengetriebes 5 mit dem Sonnenrad S3 des einfachen Planetengetriebes 6 zu verbinden oder zu trennen. Das vierten Schaltelement SE4, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, das Hohlrad Hl des doppelten Planetengetriebes 5 mit dem Planetenträger P3 des einfachen Planetengetriebes 6 zu verbinden oder zu trennen. Weiter kann das Getriebe 100 ein fünftes Schaltelement SE5 und ein sechstes Schaltelement SE6 umfassen. Das fünftes Schaltelement SE5, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, die Eingangswelle 10 mit dem Sonnenrad S3 des einfachen Planetengetriebes 6 zu verbinden oder zu trennen. Das sechste Schaltelement SE6, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, den Planetenträger P des doppelten Planetengetriebe 5 mit dem Hohlrad H3 des einfachen
Planetengetriebes 6 zu verbinden oder zu trennen. Die Ausgangswelle 11 ist mit dem Planetenträger P3 des einfachen Planetengetriebes 6 gekoppelt. Das Getriebe ist weiter dazu eingerichtet, für den Betrieb mit einem ersten Antriebsaggregat über die Eingangswelle 10 gekoppelt oder verbunden zu werden. In der Figur 1 ist dazu dargestellt, dass die Welle des
Antriebsaggregates 7 mit der Eingangswelle 10 verbunden wird. Das zweite Antriebsaggregat 8, insbesondere eine elektrische Maschine, wird für den Betrieb des Getriebes 100 wie in der Figur 1 dargestellt mit dem Planetenträger P des doppelten Planetengetriebes 5 und dem sechsten Schaltelement SE6 gekoppelt oder verbunden. 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. Die
Steuerleitungen zwischen der Ansteuerung 50 und den einzelnen
Schaltelementen SE1...SE6 sind aus Übersichtlichkeitsgründen nur als Pfeil angedeutet und nicht vollständig dargestellt. Die Kommunikation zwischen den Schaltelementen SE1...SE6 und der Vorrichtung kann mittels der Steuerleitungen als auch mittels eines BUS-Systems oder kabellos erfolgen.
Figur 2 zeigt eine Schaltmatrix des Getriebes. In den Spalten sind die einzelnen Schaltelemente SE1...SE6 angegeben und in der letzten Spalte ist beispielhaft ein sich zwischen einem der Antriebsaggregate und der Ausgangswelle ergebendes ungefähres Übersetzungsverhältnis angegeben. In den Zeilen sind die unterschiedlichen Gangstufen, Gänge oder Betriebsmodi des Getriebes angegeben. Mittels Kreuzen ist in der Schaltmatrix dargestellt, welches der Schaltelemente aktiviert sein muss, damit sich der entsprechende Gang oder Betriebsmodus einstellt. Mit Aktivierung der Schaltelemente ist hierbei insbesondere gemeint, dass eine Kupplung geschlossen wird oder eine Bremse betätigt wird, sodass über die Kupplung eine Kraft von einer Welle auf eine weitere Welle übertragen werden kann oder mittels der Bremse eine Kraft auf einen Fixpunkt, insbesondere das Getriebegehäuse, übertragen werden kann. Dabei bedeutet ein Kreuz X, dass das Schaltelement geschlossen und belastet ist. Ein Kreuz in Klammern (X) bedeutet, dass das Schaltelement geschlossen und unbelastet ist. Die Aktivierung dieser Schaltelemente ist optional. Es ergibt sich allerdings dadurch der Vorteil, dass einfacheres und insbesondere zugkraftunterbrechungsfreie Schalten in einen anderen Gang ermöglicht wird.
Aus der Schaltmatrix ist ersichtlich, dass sich je nach Kombination der sechs Schaltelemente bis zu 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 den Gängen G1...G5, R liegt bevorzugt jeweils zwischen dem erstem Antriebsaggregat 7 und der
Ausgangswelle 11 ein festes Drehzahlverhältnis i entsprechend der in der letzten Spalte angegebenen Übersetzung an. Die Ausgangswelle wird in den Gängen G1...G5, R entweder von dem ersten Antriebsaggregat 7 alleine oder mit dem zweiten Antriebsaggregat 8 zusammen angetrieben. Insbesondere sind dies verbrennungsmotorische oder hybridische Gänge, beispielsweise wenn das erste Antriebsaggregat 7 ein Verbrennungsmotor ist und das zweite Antriebsaggregat 8 eine elektrische Maschine. 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 bzw. rekuperatives
Bremsen, erfolgen kann. In den folgenden Zeilen der Matrix schließen sich die zwei Gänge El, E2 oder Betriebsmodi an, in denen nur das zweite
Antriebsaggregat mit der Ausgangswelle 11 verbunden ist. Hierzu müssen insbesondere das vierte und das fünfte 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.
Mittels Schließen des fünften Schaltelements SE5 und sechsten Schaltelements SE6 und Öffnen der anderen Schaltelemente (SE1...SE4) ergibt sich ein leistungsverzweigter Betrieb, eCVT-Modus, welche eine voneinander unabhängige Vortriebsleistung an der Ausgangswelle 11 und Ladeleistung des zweiten Antriebsaggregates 8 ermöglicht. Insbesondere eignen sich diese Betriebsmodi 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 das dritte und das fünfte Schaltelement SE3, SE5 geschlossen sind und alle weiteren Schaltelemente geöffnet sind. Die Antriebsaggregate 7 und 8 werden dabei miteinander gekoppelt, wobei keine Verbindung zur Ausgangswelle 11 besteht.
In diesem Betriebsmodus kann während des Stillstands der Ausgangswelle, insbesondere eines Fahrzeugs, mittels des ersten Antriebsaggregates 7 das zweite 8 angetrieben werden, beispielsweise generatorisch zum Laden einer elektrischen Energiequelle 70, insbesondere einer Batterie, verwendet werden. Alternativ kann mittels des zweiten Antriebsaggregates 8 auch das erste 7 angetrieben werden und beispielsweise ein Verbrennungsmotorstart oder eine Diagnose des Verbrennungsmotors durchgeführt werden, falls das erste Antriebsaggregat 7 ein Verbrennungsmotor ist und das zweite Antriebsaggregat 8 eine elektrische Maschine ist.
Figur 3 zeigt eine graphische Darstellung der Schaltbarkeitsmatrix der zugkraftunterbrechungsfrei schaltbaren Gänge. Auf der linken Seite sind die elektromotorischen Gänge El, E2 und in der Mitte die sechs
verbrennungsmotorischen Gänge G1...G5, R sowie auf der rechten Seite der eCVT-Modus dargestellt. Dabei symbolisiert der durchgezogene Pfeil zugkraftunterbrechungsfreie Übergänge zwischen zwei Gängen und der gestrichelte Pfeil normale Übergänge. So ist es bei den
verbrennungsmotorischen Gänge Gl bis R es immer möglich in den
nächsthöheren Gang zu schalten. Des Weiteren kann vom zweitem Gang G2 in den sechsten Gang R, von dem dritten Gang G3 in der fünften Gang G5 zugkraftunterbrechungsfrei gewechselt werden. Der sechste Gang R ist ein Rückwärtsgang.
Weiter kann vom elektromotorischen ersten Gang El der Verbrennungsmotor im ersten Gang Gl und im zweiten Gang G2 gestartet werden. Weiter vom elektromotorischen zweiten Gang E2 der Verbrennungsmotor im fünften Gang G5 gestartet werden.
Des Weiteren ist ein zugkraftunterbrechungsfreier Wechsel vom eCVT-Gang in den vierten und fünften verbrennungsmotorischen Gang G4, G5 möglich.
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...SE6 zur Einstellung der Funktionalität des Getriebes 100 in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals BV angesteuert. Mit Schritt 425 endet das Verfahren. Das Betriebsvorgabesignal BV ist hierbei entweder ein Parameter für eine physikalische Größe im Getriebe 100 wie z.B. ein Drehmoment oder eine Drehzahl oder eine zu übertragende
Leistung, welche an einer Komponente des Getriebes 100 anliegen oder übertragen werden soll. Diese Komponenten sind insbesondere die
Eingangswelle 10, die Ausgangswelle 11 aber auch die Parameter an den Antriebsaggregaten 7, 8 oder den Schaltelementen SE1...SE6. Darüber hinaus kann das Betriebsvorgabesignal BV auch einen bestimmten Betriebsmodus wie einen der sechs Gänge G1...G5, R oder der zwei Gänge E1... E2, welche nur mit dem zweiten Antriebsaggregat betrieben werden, oder auch die besonderen Funktionen eCVTl oder Standladen CH darstellen. In Abhängigkeit dieses Betriebsvorgabesignals BV werden die Schaltelemente SEI bis SE6
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...SE6 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, einem zweiten, einem dritten und einem vierten
Schaltelement (SEI, SE2, SE3, SE4),
einem doppelten Planetengetriebe (5), insbesondere Ravigneaux-Satz, mit einem ersten und einem zweiten Sonnenrad (Sl, S2), einem Planetenträger (P) und einem Hohlrad (Hl), und einem einfachen Planetengetriebe (6),
wobei die Eingangswelle (10) mit dem ersten Sonnenrad (Sl) des doppelten Planetengetriebes (5) gekoppelt ist,
wobei das erste Schaltelement (SEI) dazu eingerichtet ist, das Hohlrad (H3) des einfachen Planetengetriebes (6) abzubremsen oder freizugeben,
wobei das zweite Schaltelement (SE2) dazu eingerichtet ist, das zweite Sonnenrad (S2) des doppelten Planetengetriebes (5) abzubremsen oder freizugeben, wobei der Planetenträger (P) des doppelten Planetengetriebes (5) mittels des dritten Schaltelementes (SE3) koppelbar ist mit dem Sonnenrad (S3) des einfachen Planetengetriebes (6),
wobei das Hohlrad (Hl) des doppelten Planetengetriebes (5) mittels des vierten Schaltelements (SE4) koppelbar ist mit dem Planetenträger (P3) des einfachen Planetengetriebes (6),
und die Ausgangswelle (11) mit dem Planetenträger (P3) des einfachen
Planetengetriebes (6) gekoppelt ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1, mit einem fünften Schaltelement (SE5), welches dazu eingerichtet ist, die Eingangswelle (10) mit dem Sonnenrad (S3) des einfachen Planetengetriebes (6) zu trennen oder zu verbinden.
3. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem sechsten
Schaltelement (SE6), welches dazu eingerichtet ist, den Planetenträger (P) des doppelten Planetengetriebes (5) mit dem Hohlrad (H3) des einfachen
Planetengetriebes (6) zu trennen oder zu verbinden.
4. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das dritte, das vierte, das fünfte und/oder das sechste Schaltelement (SE3, SE4, SE5, SE6) eine Kupplung umfasst.
5. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und/ oder das zweite Schaltelement (SEI, SE2) eine Bremse umfasst.
6. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erstes
Antriebsaggregat (7), insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, mit der Eingangswelle (10) koppelbar ist und/ oder ein zweites Antriebsaggregat (8), insbesondere eine elektrische Maschine, mit dem Planetenträger (P) des doppelten Planetengetriebes (5) 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...SE6) 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 (70) oder 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...SE6) 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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