WO2020249337A1 - Getriebe für eine hybridantriebsanordnung, hybridantriebsanordning, fahrzeug, und verfahren zum betreiben der hybridantriebsanordnung - Google Patents

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WO2020249337A1
WO2020249337A1 PCT/EP2020/063042 EP2020063042W WO2020249337A1 WO 2020249337 A1 WO2020249337 A1 WO 2020249337A1 EP 2020063042 W EP2020063042 W EP 2020063042W WO 2020249337 A1 WO2020249337 A1 WO 2020249337A1
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planetary gear
transmission
gear
coupled
planet carrier
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PCT/EP2020/063042
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Dominik Eszterle
Rolf Lucius Dempel
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
  • connection in the context of the present description includes both fixed and switchable
  • Coupled used and the use of the term “couplable”
  • a transmission for a hybrid drive arrangement is provided, 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, a second and a third planetary gear, the planet carrier of the first planetary gear with the ring gear of the second planetary gear is coupled, the planet carrier of the second
  • Planetary gear is coupled to the ring gear of the third planetary gear, wherein the input shaft is coupled to the sun gear of the second planetary gear, wherein the first switching element is configured to brake or release the sun gear of the third planetary gear, and the second switching element is configured to the sun gear of the first
  • the ring gear of the first planetary gear and the planet carrier of the third planetary gear is coupled to the output shaft.
  • the ring gear of the first planetary gear is coupled to the planet carrier of the third planetary gear.
  • 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, a second and a third planetary gear.
  • the planet carrier of the first planetary gear is coupled to the ring gear of the second planetary gear and is thus connected 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.
  • the first shift element is set up to brake or release the sun gear of the third planetary gear, in particular to connect or couple the sun gear to a fixed point or to the housing or to support the sun gear or on the housing.
  • the second shift element is set up to brake or release the sun gear of the first planetary gear, in particular the sun gear with a fixed point or the
  • Braking the sun gear or the sun gears comprises reducing the speed of the sun gear or the sun gears, in particular up to
  • the sun gear or the sun gears includes the release of the brake, so that the sun gear or the sun gears accelerates according to the forces acting on the sun gear or the sun gears.
  • the input shaft is permanently coupled to the sun gear of the second planetary gear and is therefore connected 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.
  • the output shaft is coupled to the ring gear of the first planetary gear and to the planet carrier of the third planetary gear and is thus firmly connected.
  • the ring gear of the first planetary gear and the planet carrier of the third planetary gear are coupled to one another and thus firmly connected.
  • 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 with a corresponding transmission ratio in the transmission.
  • the transmission according to the invention is particularly suitable for a drive system that is operated with a voltage of 48V, ie also for drive systems that use a voltage higher than 48V.
  • the transmission includes a third one
  • Switching element which is set up to brake or release the planet carrier of the first planetary gear, in particular 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.
  • a third shift element is provided for the transmission.
  • the planet carrier of the first planetary gear can by means of the third shift element
  • the transmission includes a fourth shifting element, the sun gear of the first planetary gear being able to be coupled to the planet carrier of the second planetary gear by means of the fourth shifting element.
  • a fourth shifting element is provided for the transmission, which is set up to connect the sun gear of the first planetary gear with the
  • the transmission comprises a fifth shift element, the input shaft being able to be coupled to the planet carrier of the second planetary transmission by means of the fifth shift element.
  • a fifth shift element is provided for the transmission, which is set up for the input shaft with the planet carrier of the second
  • Input shaft by means of the fifth switching element and via the fourth Switching element can be coupled to the sun gear of the first planetary gear.
  • first and fifth shifting element When the first and fifth shifting element is closed and the second, third and fourth shifting element is open, there is a fourth gear ratio for operating the transmission.
  • fourth and fifth shifting element when the fourth and fifth shifting element is closed and the first, second and third shifting element is open, there is a fifth gear ratio for the operation of the transmission.
  • a sixth gear ratio for the operation of the transmission results when the second and fifth shifting element is closed and the first, third and fourth shifting element is open.
  • the first and / or the second and / or the third switching element comprises a brake.
  • the first and / or the second and / or the third switching element is designed as a brake, in particular a dry or wet brake, or as a dog clutch.
  • a possibility for controllably releasing and braking the sun gears of the first or third planetary gear or of the planet carrier of the first planetary gear is advantageously provided.
  • the fourth and / or the fifth shift element comprises a clutch.
  • the fourth and / or the fifth shifting element are designed as a clutch.
  • 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 gear or of components of different planetary gears to one another are advantageous.
  • 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 third planetary gear.
  • 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 third planetary gear.
  • Alternative can be the second
  • the first drive unit is coupled on the input side to the input shaft.
  • the second drive unit is with the planet carrier of the second
  • Drive unit for example an electrical machine, for example for charging a battery, the first drive unit or the
  • Internal combustion engine can be connected to the electrical machine by closing the fifth switching element and opening the first, second, third and fourth switching element. Since both drive units are decoupled from the output shaft and therefore no torque is applied to 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.
  • the first drive unit can be driven and, for example, started if the first drive unit is on
  • a comfort start is characterized by the fact that, compared to a normal start, it takes place without interruption of traction, so that the driver does not feel that the internal combustion engine is starting. It is also possible to start the second drive unit for driving with the second gear ratio by closing the second switching element. Closing the fourth switching element, a start of the second drive unit for driving with the third gear ratio possible. A further comfort start of the second drive unit is possible by closing the fifth shift element when the second drive unit is started for driving with the fourth gear ratio.
  • 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
  • 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 an electrical energy source.
  • the hybrid drive arrangement comprises a first and a second drive unit.
  • the hybrid drive arrangement comprises a pulse-controlled inverter and / or an electrical machine.
  • the drive unit is in particular coupled or connected to the input shaft.
  • the second drive unit is in particular with the
  • the pulse-controlled inverter is provided in particular to supply the second drive unit, in particular an electrical machine. To do this, the second converts
  • 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 used to set the functionality of the Transmission or a corresponding operating mode closed or opened depending on 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 activated 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 stages, or the various modes or operating modes, for example generator operation of the second drive unit when the output shaft is at a standstill.
  • 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
  • FIG. 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 8, in particular an internal combustion engine, and a second drive unit 9, 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 9 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, a second planetary gear 6 and a third planetary gear 7.
  • the transmission 100 also includes a first shift element SEI and a second shift element SE2.
  • the first shift element SEI in particular a brake, is set up to brake or release the sun gear S3 of the third planetary gear 7, in particular in that the brake connects the sun gear to a fixed point or supports it on the housing (not shown) of the gear 100, for example.
  • the second shift element SE2 is also set up, in particular a brake, is set up to brake or release the sun gear S1 of the first planetary gear 5, in particular in that the brake connects the sun gear to a fixed point or, for example, on the housing (not shown) of the gear 100 supports.
  • the input shaft 10 is fixedly coupled to the sun gear S2 of the second planetary gear 6 and is thus connected in a rotationally fixed manner.
  • the planet carrier PI of the first planetary gear 5 is permanently coupled to the ring gear H2 of the second planetary gear 6.
  • the planet carrier P2 of the second planetary gear 6 is permanently coupled to the ring gear H3 of the third Planetary gear 7.
  • the output shaft 11 is firmly connected to the ring gear Hl of the first planetary gear 5 and the planet carrier P3 of the third planetary gear 7.
  • the ring gear Hl of the first planetary gear 5 is firmly connected to the planet carrier P3 of the third planetary gear 7.
  • the transmission can also have a third shift element SE3 and a fourth
  • the third shift element SE3 in particular a brake, is set up to brake or release the planet carrier PI of the first planetary gear, in particular in that the brake connects the planet carrier to a fixed point or, for example, supports it on the housing (not shown) of the gear 100.
  • the fourth shift element SE4, in particular a clutch, is set up to connect the sun gear S1 of the first planetary gear 5 with the
  • the fifth shift element SE5 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. Furthermore, by means of the fifth shift element SE5, the input shaft 10 can be connected to or disconnected from the sun gear S1 of the first planetary gear 5 via the third shift element SE4.
  • first, the second, the third, the fourth and the fifth shifting element SEI, SE2, SE3, SE4, SE5 can each be designed as power shifting elements, such as a friction clutch.
  • first, the second and the third switching element SEI, SE2, SE3 also include a brake.
  • the transmission 100 is further set up to be coupled or connected for operation with a first drive unit 8 via the input shaft 10.
  • a first drive unit 8 via the input shaft 10.
  • the second drive unit 7 is connected to the input shaft 10.
  • the second drive unit 9, in particular an electrical machine, is connected to a further shaft 10a for the operation of the transmission 100 as shown in FIG. 1 by means of a spur gear 15.
  • the second drive unit 9 is coupled via this further shaft 10a to the planet carrier P2 of the second planetary gear 6 and to the ring gear H3 of the third planetary gear 7 and is connected in a rotationally fixed manner.
  • An optional further spur gear on the output shaft 11 is not shown in FIG. 1, for example will.
  • a control 50 is provided for controlling the shift elements, which executes the method for operating the hybrid drive arrangement with the transmission.
  • the control lines between the control 50 and the switching elements SE1... SE5 are indicated by the arrows on the control 50. These control lines are not shown in full for better illustration.
  • the communication between the switching elements and the device can, however, also take place by means of a BUS system or wirelessly.
  • Figure 2 shows a switching matrix of the transmission.
  • the individual switching elements SE1 ... SE5 are indicated and in the last column an example between the input shaft and the output shaft
  • the shift matrix shows that, depending on the combination of the five shift elements, seven gears G1 ... G6, R can be set, with the first gear Gl having the highest gear ratio and the fifth gear G5 having the lowest gear ratio.
  • the R gear is the reverse gear.
  • these gears there is a fixed speed ratio between the input and output shafts 10, 11 in accordance with the translation, and a first and second drive unit 8, 9 drive the output shaft 11 either individually or together.
  • 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.
  • Switching element SE4, SE5 be open so that there is no connection to the first drive unit 8.
  • This is in particular an electric motor gear, for example when the second drive unit 9 is an electric machine.
  • a vehicle can advantageously be operated locally emission-free in this gear.
  • Another mode CH or also called stationary charging, results when only the fifth switching element SE5 is closed and all further switching elements SEI, SE2, SE3, SE4 are open.
  • the drive units 8 and 9 are coupled to one another, there being no connection to the output shaft 11.
  • the second drive unit 9 can be driven by means of the first drive unit 8, for example used as a generator to charge an electrical energy source 70, for example a battery.
  • the first drive unit 8 can also be driven by means of the second drive unit 9 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 8 is an internal combustion engine and the second drive unit 9 is an electrical machine.
  • FIG. 3 shows a graphic representation of the shiftability matrix of the shiftable gears.
  • the electromotive gear El is shown on the left and the seven internal combustion engine gears G1 ... G6, R are shown on the right.
  • the solid arrow symbolizes
  • the internal combustion engine can be started in the first, second, third and fourth gears Gl, G2, G3, G4 from the electromotive gear El without an additional starter being necessary.
  • first or fourth gear a so-called comfort start, is particularly convenient.
  • Comfort start is characterized by the fact that, compared to a normal start, it takes place without interruption of traction, so that the driver does not feel that the internal combustion engine is starting.
  • 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 a specific operating mode such as one of the six internal combustion engine gears G1 ... G6, R or the electromotive gear El, which are only operated with the second drive unit, or represent the special function of stationary charging CH.
  • the switching elements SEI to SE5 As a function of this operating specification signal BV, the switching elements SEI to SE5
  • one of the shifting elements SE1 ... SE5 be switched between the individual gears or operating modes without tractive effort Maintains 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.

Abstract

Getriebe (100) für eine Hybridantriebsanordnung, welches mit zwei Antriebsaggregaten (8,9) koppelbar ist, mit einer Eingangswelle (10) und einer Ausgangswelle (11), mindestens einem ersten und einem zweiten Schaltelement (SE1, SE2), und einem ersten, einem zweiten und einem dritten Planetengetriebe (5,6,7), wobei der Planetenträger (P1) des ersten Planetengetriebes (5) mit dem Hohlrad (H2) des zweiten Planetengetriebes (6) gekoppelt ist, wobei der Planetenträger (P2) des zweiten Planetengetriebes (6) mit dem Hohlrad (H3) des dritten Planetengetriebes (7) gekoppelt ist, wobei die Eingangswelle (10) mit dem Sonnenrad (S2) des zweiten Planetengetriebes (6) gekoppelt ist. wobei das erste Schaltelement (SE1) dazu eingerichtet ist das Sonnenrad (S3) des dritten Planetengetriebes (7) abzubremsen oder freizugeben, und wobei das zweite Schaltelement (SE2) dazu eingerichtet ist das Sonnenrad (S1) des ersten Planetengetriebes (5) abzubremsen oder freizugeben, und wobei das Hohlrad (H1) des ersten Planetengetriebes (5) und der Planetenträger (P3) des dritten Planetengetriebes (7) mit der Ausgangswelle (11) gekoppelt ist.

Description

Beschreibung
Titel
GETRIEBE FÜR EINE HYBRIDANTRIEBSANORDNUNG, HYBRIDANTRIEBSANORDNING, FAHRZEUG, UND VERFAHREN ^UM 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, einem zweiten und einem dritten Planetengetriebe, wobei der Planetenträger des ersten Planetengetriebes mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes gekoppelt ist, wobei der Planetenträger des zweiten
Planetengetriebes mit dem Hohlrad des dritten Planetengetriebes gekoppelt ist, wobei die Eingangswelle mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes gekoppelt ist, wobei das erste Schaltelement dazu eingerichtet ist das Sonnenrad des dritten Planetengetriebes abzubremsen oder freizugeben, und wobei das zweite Schaltelement dazu eingerichtet ist das Sonnenrad des ersten
Planetengetriebes abzubremsen oder freizugeben, und wobei das Hohlrad des ersten Planetengetriebes und dem Planetenträger des dritten Planetengetriebes mit der Ausgangswelle gekoppelt ist. Insbesondere ist das Hohlrad des ersten Planetengetriebes mit dem Planetenträger des dritten Planetengetriebes gekoppelt.
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 sowie ein erstes, ein zweites und ein drittes Planetengetriebe. Dabei ist der Planetenträger des ersten Planetengetriebes mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes gekoppelt und somit drehfest verbunden sind. 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 der Planetenträger des zweiten
Planetengetriebes mit dem Hohlrad des dritten Planetengetriebes gekoppelt und somit drehfest verbunden sind. Das erste Schaltelement ist dazu eingerichtet, das Sonnenrad des dritten Planetengetriebes abzubremsen oder freizugeben, insbesondere das Sonnenrad mit einem Fixpunkt oder dem Gehäuse verbinden, koppeln oder das Sonnenrad bzw. am Gehäuse abstützen. Weiter ist das zweite Schaltelement dazu eingerichtet das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes abzubremsen oder freizugeben, insbesondere das Sonnenrad mit einem Fixpunkt oder dem
Gehäuse verbinden, koppeln oder das Sonnenrad am Gehäuse abstützen. Das Abbremsen des Sonnenrads bzw. der Sonnenräder umfasst das Reduzieren der Drehzahl des Sonnenrads bzw. der Sonnenräder, insbesondere bis zum
Stillstand des Sonnenrads bzw. der Sonnenräder. Das Freigeben des
Sonnenrads bzw. der Sonnenräder umfasst das Lösen der Bremse, so dass das Sonnenrads bzw. der Sonnenräder entsprechend der auf das Sonnenrad bzw. die Sonnenräder wirkenden Kräfte beschleunigt.
Die Eingangswelle ist fest mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes gekoppelt und somit drehfest 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.
Die Ausgangswelle ist mit dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes und mit dem Planetenträger des dritten Planetengetriebes gekoppelt und somit fest verbunden. Insbesondere sind das Hohlrad des ersten Planetengetriebes und der Planetenträger des dritten Planetengetriebes miteinander gekoppelt und somit fest 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 zweiten Schaltelement mit einem entsprechenden Übersetzungsverhältnis in dem Getriebe auf die Ausgangswelle überträgt. Das erfindungsgemäße Getriebe ist insbesondere besonders geeignet für ein Antriebssystem, das mit einer Spannung von 48V betrieben wird, also auch für Antriebssysteme, die eine höhere Spannung als 48V nutzen. ln einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Getriebe ein drittes
Schaltelement, welches dazu eingerichtet ist, den Planetenträger des ersten Planetengetriebes abzubremsen oder freizugeben, 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.
Für das Getriebe ist ein drittes Schaltelement vorgesehen. Der Planetenträger des ersten Planetengetriebes kann mittels des dritten Schaltelements
abgebremst oder freigegeben werden. Bei geschlossenem ersten, geöffnetem zweiten und geschlossenem dritten Schaltelement ergibt sich eine weitere Übersetzung für den Betrieb des Getriebes.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe ein viertes Schaltelement, wobei das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes mittels des vierten Schaltelements koppelbar ist mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes.
Für das Getriebe ist ein viertes Schaltelement vorgesehen, welches dazu eingerichtet ist die das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes mit dem
Planetenträger des zweiten Planetengetriebes zu verbinden oder zu trennen. Bei geschlossenem ersten und vierten Schaltelement sowie geöffnetem zweiten und dritten Schaltelement ergibt sich eine dritte Übersetzung für den Betrieb des Getriebes. Eine weitere Übersetzung ergibt sich bei geschlossenem dritten und vierten Schaltelement sowie geöffnetem ersten und zweitem Schaltelement.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe ein fünftes Schaltelement, wobei die Eingangswelle mittels des fünften Schaltelements koppelbar ist mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes.
Für das Getriebe ist ein fünftes Schaltelement vorgesehen, welches dazu eingerichtet ist die Eingangswelle mit dem Planetenträger des zweiten
Planetengetriebes zu verbinden oder zu trennen. Insbesondere ist die
Eingangswelle mittels des fünften Schaltelements und über das vierte Schaltelement koppelbar mit dem Sonnenrad des ersten Planetengetriebes. Bei geschlossenem ersten und fünften Schaltelement sowie geöffnetem zweiten, dritten und vierten Schaltelement ergibt sich eine vierte Übersetzung für den Betrieb des Getriebes. Weiter ergibt sich bei geschlossenem vierten und fünften Schaltelement sowie geöffnetem ersten, zweiten und dritten Schaltelement eine fünfte Übersetzung für den Betrieb des Getriebes. Eine sechste Übersetzung für den Betrieb des Getriebes ergibt sich bei geschlossenem zweiten und fünften Schaltelement sowie geöffnetem ersten, dritten und vierten Schaltelement.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das erste und/oder das zweite und/oder das dritte Schaltelement eine Bremse.
Das erste und/oder das zweite und/oder das dritte Schaltelement ist als Bremse, insbesondere eine Trocken- oder Nassbremse oder als Klauenkupplung ausgeführt. Vorteilhaft wird eine Möglichkeit zur steuerbaren Freigabe und Abbremsung der Sonnenräder des ersten oder des dritten Planetengetriebes oder des Planetenträgers des ersten Planetengetriebes bereitgestellt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das vierte und/oder das fünfte Schaltelement eine Kupplung. Zur Verbindung der Eingangswelle mit den genannten Komponenten der Planetengetriebe sind das vierte und/oder das fünfte Schaltelement als Kupplung ausgeführt. 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. von Komponenten unterschiedlicher Planetengetriebe untereinander
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 und dem Hohlrad des dritten Planetengetriebes gekoppelt. Alternative kann das zweite
Antriebsaggregat auch nur mit dem Planetenträger des zweiten
Planetengetriebes gekoppelt sein. An der Eingangswelle ist eingangsseitig das erste Antriebsaggregat angekoppelt. Das zweite Antriebsaggregat ist mit dem Planetenträger des zweiten
Planetengetriebes und dem Hohlrad des dritten Planetengetriebes gekoppelt.
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 fünften Schaltelements und Öffnen des ersten, zweiten, dritten und vierten 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.
Bei geöffnetem vierten und fünften Schaltelement ist die Eingangswelle, und somit das erste Antriebsaggregat, von der Ausgangswelle abgekoppelt. Bei zusätzlich geschlossenem ersten Schaltelement und geöffnetem zweiten und dritten Schaltelement ist das zweite Antriebsaggregat über eine erste
Übersetzung (erste elektrische Übersetzung) mit der Ausgangswelle verbunden, so dass ein Antreiben der Ausgangswelle nur mittels des zweiten
Antriebsaggregates erfolgen kann.
Weiter kann mittels, insbesondere dosiertem, Schließen des zweiten, des dritten, des vierten oder des fünften Schaltelements aus dem Fahren mittels dem zweiten Antriebsaggregat das erste Antriebsaggregat angetrieben und beispielsweise gestartet werden, falls das erste Antriebsaggregat ein
Verbrennungsmotor ist. Dabei ist durch Schließen des dritten Schaltelements ein Start des zweiten Antriebsaggregats für die Fahrt mit der ersten Getriebe- Übersetzung möglich und besonders komfortabel, ein sogenannter Komfortstart. Ein Komfortstart zeichnet sich dadurch, dass er im Vergleich zu einem normalen Start zugkraftunterbrechungsfreie erfolgt, so dass der Fahrer nicht spürt, dass ein Start des Verbrennungsmotors erfolgt. Weiter ist durch Schließen des zweiten Schaltelements ein Start des zweiten Antriebsaggregats für die Fahrt mit der zweiten Getriebe-Übersetzung möglich. Noch weiter ist durch Schließen des vierten Schaltelements ein Start des zweiten Antriebsaggregats für die Fahrt mit der dritten Getriebe-Übersetzung möglich. Ein weiterer Komfortstart des zweiten Antriebsaggregats ist durch Schließen des fünften Schaltelements möglich, wenn das zweiten Antriebsaggregats für die Fahrt mit der vierten Getriebe- Übersetzung gestartet wird.
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 eine elektrische Energiequelle umfasst.
Es wird eine Hybridantriebsanordnung mit einem bisher beschriebenen Getriebe bereitgestellt. Die Hybridantriebsanordnung umfasst eine erstes und ein zweites Antriebsaggregat. Insbesondere umfasst die Hybridantriebsanordnung einen Pulswechselrichter und/oder eine elektrische Maschine. Das erste
Antriebsaggregat ist insbesondere mit der Eingangswelle gekoppelt oder verbunden. Das zweite Antriebsaggregat ist insbesondere mit dem
Planetenträger des zweiten Planetengetriebes und dem Hohlrad des dritten Planetengetriebes gekoppelt oder verbunden. Der Pulswechselrichter ist insbesondere zur Versorgung des zweiten Antriebsaggregates, insbesondere einer elektrischen Maschine, vorgesehen. Hierzu wandelt das zweite
Antriebsaggregat insbesondere die elektrische Energie einer elektrischen Energiequelle, beispielsweise einer Batterie und/oder einer Brennstoffzelle, um. 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. 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 8, insbesondere einem Verbrennungsmotor, und einem zweiten Antriebsaggregat 9, insbesondere einer elektrischen Maschine, und einem Getriebe 100. Insbesondere umfasst die Hybridantriebstranganordnung einen Pulswechselrichter 60 zur Versorgung des zweiten Antriebsaggregates 9 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, ein zweites Planetengetriebe 6 und ein drittes Planetengetriebe 7. Weiter umfasst das Getriebe 100 ein erstes Schaltelement SEI und ein zweites Schaltelement SE2. Das erste Schaltelement SEI, insbesondere eine Bremse, ist dazu eingerichtet, das Sonnenrad S3 des dritten Planetengetriebes 7 abzubremsen oder freizugeben, insbesondere in dem die Bremse das Sonnenrad mit einem Fixpunkt verbindet oder beispielsweise am Gehäuse (nicht dargestellt) des Getriebes 100 abstützt. Weiter ist das zweite Schaltelement SE2 dazu eingerichtet, insbesondere eine Bremse, ist dazu eingerichtet, das Sonnenrad S1 des ersten 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. Die Eingangswelle 10 ist mit dem Sonnenrad S2 des zweiten Planetengetriebes 6 fest gekoppelt und somit drehfest verbunden. Der Planetenträger PI des ersten Planetengetriebes 5 ist fest gekoppelt mit dem Hohlrad H2 des zweiten Planetengetriebes 6. Weiter ist das Planetenträger P2 des zweiten Planetengetriebes 6 fest gekoppelt mit dem Hohlrad H3 des dritten Planetengetriebes 7. Die Ausgangswelle 11 ist mit dem Hohlrad Hl des ersten Planetengetriebes 5 und dem Planetenträger P3 des dritten Planetengetriebes 7 fest verbunden. Das Hohlrad Hl des ersten Planetengetriebes 5 ist mit dem Planetenträger P3 des dritten Planetengetriebes 7 fest verbunden.
Weiter kann das Getriebe ein drittes Schaltelement SE3 und ein viertes
Schaltelement SE4 und ein fünftes Schaltelement SE5 umfassen. Das dritte Schaltelement SE3, insbesondere eine Bremse, ist dazu eingerichtet, den Planetenträger PI des ersten Planetengetriebes abzubremsen oder freizugeben, insbesondere in dem die Bremse den Planetenträger mit einem Fixpunkt verbindet oder beispielsweise am Gehäuse (nicht dargestellt) des Getriebes 100 abstützt. Das vierte Schaltelement SE4, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, das Sonnenrad S1 des ersten Planetengetriebes 5 mit dem
Planetenträger P2 des zweiten Planetengetriebes 6 zu verbinden oder zu trennen. Das fünfte Schaltelement SE5, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, die Eingangswelle 10 mit dem Planetenträger P2 des zweiten Planetengetriebes 6 zu verbinden oder zu trennen. Weiter kann mittels des fünften Schaltelements SE5 die Eingangswelle 10 über das dritte Schaltelement SE4 mit dem Sonnenrad S1 des ersten Planetengetriebes 5 verbunden oder getrennt werden.
Des Weiteren können das erste, das zweite, das dritte, das vierte und das fünfte Schaltelement SEI, SE2, SE3, SE4, SE5 jeweils als Lastschaltelemente, wie beispielsweise als Reibkupplung, ausgebildet sein. Hier umfassen das erste, das zweite und das dritte Schaltelement SEI, SE2, SE3 auch eine Bremse.
Das Getriebe 100 ist weiter dazu eingerichtet, für den Betrieb mit einem ersten Antriebsaggregat 8 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 ist. Das zweite Antriebsaggregat 9, insbesondere eine elektrische Maschine, ist für den Betrieb des Getriebes 100 wie in der Figur 1 dargestellt mittels eines Stirnrads 15 mit einer weiteren Welle 10a verbunden. Über diese weitere Welle 10a ist das zweite Antriebsaggregat 9 mit dem Planetenträger P2 des zweiten Planetengetriebes 6 und mit dem Hohlrad H3 des dritten Planetengetriebes 7 gekoppelt und drehfest verbunden. Nicht dargestellt in Figur 1 sind beispielweise ein optionales weiteres Stirnrad an der Ausgangswelle 11. Für eine Optimierung der Übersetzungsverhältnisse kann die Ausgangswelle 11 beispielsweise über einen Abtrieb, insbesondere einen Stirnradsatz, beispielsweise mit einem Differential verbunden werden, 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 i. In den Zeilen sind die unterschiedlichen Gangstufen, Gänge oder Betriebsmodi des Getriebes angegeben. Mittels Kreuze 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 sieben Gänge G1...G6, R einstellen lassen, wobei der erste Gang Gl das höchste Übersetzungsverhältnis und der fünfte Gang G5 das niedrigste Übersetzungsverhältnis aufweist. Der Gang R ist der Rückwärtsgang. Bei diesen Gängen liegt zwischen Eingangs- und Ausgangswelle 10, 11 in festes Drehzahlverhältnis entsprechend der Übersetzung an und ein erstes und zweites Antriebsaggregat 8, 9 treiben entweder jeweils einzeln oder zusammen die Ausgangswelle 11 an. Insbesondere sind dies verbrennungsmotorische oder hybridische Gänge, beispielsweise wenn das erste Antriebsaggregat 8 ein Verbrennungsmotor ist und das zweite Antriebsaggregat 9 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 der folgenden Zeile der Matrix schließt sich der Gang El oder Betriebsmodi an, in denen nur das zweite Antriebsaggregat 9 mit der Ausgangswelle 11 verbunden ist. Hierzu müssen insbesondere das vierte und das fünfte
Schaltelement SE4, SE5 geöffnet sein, damit keine Verbindung zum ersten Antriebsaggregat 8 besteht. Dieser ist insbesondere ein elektromotorischer Gang, beispielsweise wenn das zweite Antriebsaggregat 9 eine elektrische Maschine ist. Vorteilhaft kann in diesem Gang ein Fahrzeug lokal emissionsfrei betrieben werden.
Ein weiterer Modus CH, oder auch Standladen genannt, ergibt sich, wenn nur das fünfte Schaltelement SE5 geschlossen ist und alle weiteren Schaltelemente SEI, SE2, SE3, SE4 geöffnet sind. Die Antriebsaggregate 8 und 9 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 8 das zweite Antriebsaggregat 9 angetrieben werden, beispielsweise generatorisch zum Laden einer elektrischen Energiequelle 70, beispielsweise eine Batterie, verwendet werden. Alternativ kann mittels des zweiten Antriebsaggregates 9 auch das erste Antriebsaggregat 8 angetrieben werden und beispielsweise ein Verbrennungsmotorstart oder eine Diagnose des Verbrennungsmotors durchgeführt werden, falls das erste Antriebsaggregat 8 ein Verbrennungsmotor ist und das zweite Antriebsaggregat 9 eine elektrische Maschine ist.
Figur 3 zeigt eine graphische Darstellung der Schaltbarkeitsmatrix der schaltbaren Gänge. Auf der linken Seite ist der elektromotorische Gang El und auf der rechten Seite die sieben verbrennungsmotorischen Gänge G1...G6, R dargestellt. Dabei symbolisiert der durchgezogene Pfeil
zugkraftunterbrechungsfreie Übergänge und der gestrichelte Pfeil schaltbare Übergänge zwischen zwei Gängen. So ist es bei den verbrennungsmotorischen Gänge Gl bis R es immer möglich in den nächsthöheren Gang
zugkraftunterbrechungsfreie zu schalten. Des Weiteren kann vom ersten Gang Gl in den dritten Gang G3, in den vierten Gang G4 sowie in den siebten Gang R und vom zweiten Gang G2 in den vierten und sechsten Gang G4, G6 und vom dritten Gang G3 in den fünften Gang G5 sowie siebten Gang R und vom vierten Gang G4 in den sechsten Gang G6 und von dem fünften Gang G5 in den siebten Gang R zugkraftunterbrechungsfrei gewechselt werden.
Weiter kann vom elektromotorischen Gang El der Verbrennungsmotor im ersten, zweiten, dritten und vierten Gang Gl, G2, G3, G4 gestartet werden, ohne dass ein zusätzlicher Anlasser notwendig ist. Besonders komfortabel ist ein Start in den ersten oder in den vierten Gang, ein sogenannter Komfortstart. Der
Komfortstart zeichnet sich dadurch, dass er im Vergleich zu einem normalen Start zugkraftunterbrechungsfreie erfolgt, so dass der Fahrer nicht spürt, dass ein Start des Verbrennungsmotors erfolgt.
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 sechs verbrennungsmotorischen Gänge G1...G6, R oder der elektromotorische Gang El, welche nur mit dem zweiten Antriebsaggregat betrieben werden, oder auch die besondere Funktion 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 (8,9) koppelbar ist, mit
einer Eingangswelle (10) und einer Ausgangswelle (11),
mindestens einem ersten und einem zweiten Schaltelement (SEI, SE2), und einem ersten, einem zweiten und einem dritten Planetengetriebe (5,6,7), wobei der Planetenträger (PI) des ersten Planetengetriebes (5) mit dem Hohlrad (H2) des zweiten Planetengetriebes (6) gekoppelt ist,
wobei der Planetenträger (P2) des zweiten Planetengetriebes (6) mit dem Hohlrad (H3) des dritten Planetengetriebes (7) gekoppelt ist,
wobei die Eingangswelle (10) mit dem Sonnenrad (S2) des zweiten
Planetengetriebes (6) gekoppelt ist.
wobei das erste Schaltelement (SEI) dazu eingerichtet ist das Sonnenrad (S3) des dritten Planetengetriebes (7) abzubremsen oder freizugeben, und wobei das zweite Schaltelement (SE2) dazu eingerichtet ist das Sonnenrad (Sl) des ersten Planetengetriebes (5) abzubremsen oder freizugeben,
und wobei das Hohlrad (Hl) des ersten Planetengetriebes (5) und der
Planetenträger (P3) des dritten Planetengetriebes (7) mit der Ausgangswelle (11) gekoppelt ist.
2. Getriebe (100) nach Anspruch 1, mit einem dritten Schaltelement (SE3), das dazu eingerichtet ist, den Planetenträger (PI) des ersten Planetengetriebes (5) abzubremsen oder freizugeben.
3. Getriebe (100) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, mit einem vierten Schaltelement (SE4), wobei das Sonnenrad (Sl) des ersten Planetengetriebes (5) mittels des vierten Schaltelement (SE4) koppelbar ist mit dem Planetenträger (P2) des zweiten Planetengetriebes (6).
4. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem fünften
Schaltelement (SE5), wobei die Eingangswelle (10) mittels des fünften
Schaltelements (SE5) koppelbar ist mit dem Planetenträger (P2) des zweiten Planetengetriebes (6).
5. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste, das zweite und/oder das dritte Schaltelement (SEI, SE2, SE3) eine Bremse umfasst.
6. Getriebe (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das vierte und/oder das fünfte Schaltelement (SE4, SE5) eine Kupplung umfasst.
7. Getriebe (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erstes Antriebsaggregat (8), insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, mit der Eingangswelle (10) gekoppelt ist und/ oder ein zweites Antriebsaggregat (9), insbesondere eine elektrische Maschine, mit dem Planetenträger (P2) des zweiten Planetengetriebes (5) und mit dem Hohlrad (H3) des dritten Planetengetriebes (7) gekoppelt ist.
8. Getriebe (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Ändern der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes (100) zugkraftunterbrechungsfrei erfolgt.
9. Getriebe (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Ansteuerung (50) zur Ansteuerung mindestens eines der Schaltelemente (SE1...SE5) in Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsvorgabesignals (BV).
10. Hybridantriebsanordnung (200) mit einem Getriebe (100) nach einem der
Ansprüche 1 bis 9, wobei die Hybridantriebsanordnung (200) ein erstes
Antriebsaggregat (8) und ein zweites Antriebsaggregat (9) und/ oder einen Pulswechselrichter (60) und eine elektrische Energiequelle (70) umfasst.
11. Fahrzeug (300) mit einer Hybridantriebsanordnung (200) nach Anspruch 10.
12. Verfahren (400) zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung (200) mit einem
Getriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 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).
13. Computerprogramm, das eingerichtet ist, das Verfahren (400) nach Anspruch 12 auszuführen.
14. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.
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