DE102010030569A1

DE102010030569A1 - Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zu dessen Steuerung

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Publication number: DE102010030569A1
Application number: DE102010030569A
Authority: DE
Inventors: Dr. Kaltenbach Johannes
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2011-12-29
Also published as: CN102971170B; CN102971170A; WO2012000706A1; EP2544908A1; US20130288850A1; US9327713B2; EP2544908B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor (VM) mit einer Triebwelle (2), eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine (EM) mit einem Rotor (14), und ein mehrstufiges Schaltgetriebe (15) mit zwei koaxial angeordneten Eingangswellen (GE1, GE2) und einer gemeinsamen Ausgangswelle (GA) umfasst, wobei die erste Eingangswelle (GE1) zentral innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Eingangswelle (GE2) angeordnet ist, zumindest die erste Eingangswelle (GE1) über eine zugeordnete Trennkupplung (K1) mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbindbar ist, die zweite Eingangswelle (GE2) mit dem Rotor der Elektromaschine in Triebverbindung steht, und beide Eingangswellen jeweils über mehrere Gangradsätze (3, 5, 7, 9; 4, 6, 8, 10) mit unterschiedlicher Übersetzung und jeweils lektiv mit der Ausgangswelle (GA) in Triebverbindung bringbar sind. Bei dem auf einem Doppelkupplungsgetriebe (1) basierenden, einfach und Platz sparend aufgebauten Hybridantrieb (13, 13') ist nur die erste Eingangswelle (GE1) über eine zugeordnete Trennkupplung (K1) mit der Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) verbindbar, und die erste Eingangswelle (GE1) und die zweite Eingangswelle (GE2) sind über eine ein- und ausrückbare formschlüssige Schaltkupplung (SE1, SE1') miteinander koppelbar.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor mit einer Triebwelle, eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine mit einem Rotor, und ein mehrstufiges Schaltgetriebe mit zwei Eingangswellen und einer gemeinsamen Ausgangswelle aufweist, wobei die erste Eingangswelle koaxial innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Eingangswelle angeordnet ist, zumindest die erste Eingangswelle über eine steuerbare Reibungskupplung mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbindbar ist, die zweite Eingangswelle mit dem Rotor der Elektromaschine in Triebverbindung steht, und beide Eingangswellen jeweils über mehrere schaltbare Gangradsätze mit unterschiedlicher Übersetzung selektiv mit der Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar sind. Außerdem betrifft die Erfindung Verfahrensabläufe zur Steuerung des erfindungsgemäßen Hybridantriebs.
Es ist bereits bekannt, aus einem für ein Kraftfahrzeug vorgesehenen Doppelkupplungsgetriebe, das eingangsseitig über zwei Reibungskupplungen mit der Triebwelle eines Verbrennungsmotors verbindbar bzw. in Triebverbindung bringbar ist, durch die Anordnung einer als Motor und/oder Generator betreibbaren Elektromaschine an einer Eingangs-, Ausgangs-, oder Vorgelegewelle einen Hybridantrieb zu schaffen.
So sind z. B. in der DE 101 33 695 A1 mehrere Möglichkeiten zur Anordnung einer Elektromaschine bei unterschiedlichen Bauarten von Doppelkupplungsgetrieben offenbart. Beispielsweise kann die Elektromaschine koaxial am freien Ende einer Eingangswelle oder einer Vorgelegewelle angeordnet sein, wobei der Rotor unmittelbar drehfest mit der betreffenden Getriebewelle verbunden sein, oder im Fall einer Vorgelegewelle gegebenenfalls über deren Eingangskonstante mit der zugeordneten Eingangswelle in Triebverbindung stehen kann. Ebenso kann die Elektromaschine achsparallel zu einer Eingangswelle oder einer Vorgelegewelle angeordnet sein, wobei der Rotor über ein Stirnradgetriebe mit der betreffenden Getriebewelle in Triebverbindung stehen, oder im Fall einer Vorgelegewelle unter Nutzung der Zahnräder eines Gangradsatzes mit einer Eingangswelle in Triebverbindung stehen kann. Auch ist es möglich, dass die Elektromaschine koaxial über einer Eingangswelle oder einer Ausgangswelle angeordnet ist, wobei der hohl ausgebildete Rotor entweder unmittelbar drehfest mit der betreffenden Getriebewelle verbunden sein kann, oder im Fall einer Ausgangswelle unter Nutzung der Zahnräder eines Gangradsatzes mit einer benachbarten Vorgelegewelle und gegebenenfalls über deren Eingangskonstante mit der zugeordneten Eingangswelle in Triebverbindung stehen kann.
Weitere Möglichkeiten zur Anordnung einer Elektromaschine innerhalb eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei koaxial übereinander angeordneten Eingangswellen und zwei koaxial übereinander angeordneten Vorgelegewellen sind aus der DE 10 2005 035 328 A1 bekannt.
Diese bekannten Ausführungen von Hybridantrieben weisen jedoch den Nachteil auf, dass mit der Anordnung der Elektromaschine die axialen und radialen Abmessungen des ursprünglichen Doppelkupplungsgetriebes nicht mehr eingehalten werden können. Wenn die Elektromaschine innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet wird, ergibt sich zwangsläufig eine axiale oder radiale Erweiterung der Getriebeabmessungen, da das ursprüngliche Doppelkupplungsgetriebe zumeist möglichst kompakt aufgebaut und nicht für die Aufnahme eines zusätzlichen Aggregates ausgelegt ist. Zudem ist eine getriebeinterne Anordnung einer Elektromaschine im Hinblick auf eine Kapselung gegen eindringendes Getriebeöl, eine wirksame Kühlung und die Zugänglichkeit für Wartungs- und Reparaturarbeiten problematisch.
Bei einer getriebeexternen Anordnung der Elektromaschine, z. B. an einem nach außen verlängerten freien Ende einer Getriebewelle, sind die erforderlichen konstruktiven Änderungen an dem ursprünglichen Doppelkupplungsgetriebe zwar relativ gering. Der von einem derart ausgebildeten Hybridantrieb eingenommene Bauraum ist aber gegenüber dem ursprünglichen Doppelkupplungsgetriebe ebenfalls größer, wodurch die optionale Integration des Hybridantriebs in ein vorhandenes Kraftfahrzeug anstelle des ursprünglichen Doppelkupplungsgetriebes erschwert und oft nicht ohne aufwendige Änderungen an der Fahrzeugkarosserie möglich ist. Zudem entfallen bei einer getriebeexternen Anordnung der Elektromaschine die meisten der zuvor beschriebenen Anordnungsmöglichkeiten.
Des weiteren sind Schaltgetriebe mit einer integrierten Elektromaschine vorgeschlagen worden, die zwei eingangsseitige Getriebewellen, insbesondere zwei Vorgelegewellen, aufweisen, die jeweils über mehrere schaltbare Gangradsätze mit unterschiedlicher Übersetzung selektiv mit einer gemeinsamen Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar sind. Diese Schaltgetriebe entsprechen in ihrem prinzipiellen Aufbau weitgehend einem Doppelkupplungsgetriebe. Jedoch ist jeweils nur eine eingangsseitige Getriebewelle über eine steuerbare Reibungskupplung unmittelbar oder mittelbar mit der Triebwelle eines Verbrennungsmotors verbindbar, und die andere eingangsseitige Getriebewelle steht mittelbar oder unmittelbar mit dem Rotor der Elektromaschine in Triebverbindung.
Bei einem ersten derartigen Hybridantrieb nach der US 6 645 105 B2 ist eine erste eingangsseitige Getriebewelle über eine Reibungskupplung mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbindbar, wogegen die zweite eingangsseitige Getriebewelle über eine Eingangskonstante und ein als einfaches Planetengetriebe ausgebildetes Überlagerungsgetriebe mit dem Rotor der Elektromaschine und der ersten eingangsseitigen Getriebewelle in Triebverbindung steht. Für die Übertragung eines elektromotorischen oder verbrennungsmotorischen Drehmomentes über eine der zweiten eingangsseitigen Getriebewelle zugeordneten Gangstufe ist jeweils eine entsprechende Momentenabstützung innerhalb des Überlagerungsgetriebes durch den Verbrennungsmotor oder die Elektromaschine erforderlich. Zudem muss die Elektromaschine zur Erfüllung eines weiten Funktionsumfangs in beiden Drehrichtungen als Motor und als Generator betreibbar sein (Vier-Quadranten-Betrieb), was eine entsprechend aufwendige Ausbildung der Elektromaschine und deren Steuerung erfordert. Auch ist ein reiner Elektrofahrbetrieb mit abgestelltem Verbrennungsmotor und geöffneter Reibungskupplung mit diesem bekannten Hybridantrieb nicht möglich.
Bei einem weiteren derartigen Hybridantrieb nach der WO 2008/138387 A1 ist eine erste eingangsseitige Getriebewelle über eine Reibungskupplung mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbindbar, wogegen die zweite eingangsseitige Getriebewelle unmittelbar drehfest mit dem Rotor der Elektromaschine verbunden ist. Um jeweils zumindest einige Gangstufen der jeweils anderen eingangsseitigen Getriebewelle für die Übertragung eines elektromotorischen bzw. verbrennungsmotorischen Drehmomentes nutzen zu können, sind zwei Gangradsätze der ersten und zweiten eingangsseitigen Getriebewelle jeweils in einer gemeinsamen Radialebene angeordnet und nutzen jeweils ein gemeinsames, als Losrad ausgebildetes und auf der gemeinsamen Ausgangswelle angeordnetes Zahnrad, wogegen die betreffenden, auf der zweiten eingangsseitigen Getriebewelle angeordneten Zahnräder als Festräder ausgebildet sind. Durch diese spezielle Anordnung von Festrädern und Losrädern ergeben sich Unterschiede, die bei einer Ableitung des Hybridantriebs aus einem weitgehend baugleichen Doppelkupplungsgetriebe erhebliche konstruktive Änderungen erfordern würden.
Schließlich sind in der DE 199 60 621 B4 drei Ausführungsformen eines derartigen Hybridantriebs beschrieben, bei denen eine erste Vorgelegewelle jeweils über eine erste Eingangskonstante, eine Eingangswelle und eine steuerbare Reibungskupplung mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors in Triebverbindung bringbar ist. Eine zweite Vorgelegewelle ist entweder unmittelbar drehfest mit dem Rotor der Elektromaschine verbunden (siehe dortige 1) oder steht über eine zweite Eingangskonstante mit diesem in Triebverbindung (siehe dortige 2 und 3). Um jeweils zumindest einige Gangstufen der jeweils anderen Vorgelegewelle für die Übertragung eines elektromotorischen bzw. verbrennungsmotorischen Drehmomentes nutzen zu können, ist über eine aus- und einrückbare Schaltkupplung entweder die zweite Vorgelegewelle mit dem Abtriebsrad der zweiten Eingangskonstante verbindbar und über das Antriebsrad der zweiten Eingangskonstante mit der Eingangswelle koppelbar (siehe dortige 1), oder es ist das drehfest mit dem Rotor der koaxial über der Eingangswelle angeordneten Elektromaschine verbundene Antriebsrad der zweiten Eingangskonstante mit der Eingangswelle koppelbar (siehe dortige 2 und 3). Die Schaltkupplung ist jeweils auf der motorabgewandten Seite der zweiten Eingangskonstante und somit innerhalb des Schaltgetriebes angeordnet, wodurch sich gegenüber einem weitgehend baugleichen Doppelkupplungsgetriebe ein entsprechend hoher Änderungsaufwand und insbesondere bei der zweiten und dritten Ausführungsform dieses Hybridantriebs auch aufgrund der dort axial gestaffelten Anordnung der Eingangskonstanten eine axiale Erweiterung der Getriebeabmessungen ergibt.
Die bekannten Hybridantriebe weisen somit den wesentlichen Nachteil auf, dass sie entweder speziell entwickelte Schaltgetriebe oder mit hohem konstruktiven Aufwand aus Doppelkupplungsgetrieben abgeleitete Schaltgetriebe aufweisen, die erhöhte Herstellungskosten und/oder vergrößerte Abmessungen aufweisen. Hierdurch ist die Integration eines entsprechenden Hybridantriebs in ein bestehendes Kraftfahrzeug als Alternative zu einem konventionellen Antrieb deutlich erschwert bzw. nachteilig nur mit hohem konstruktivem und finanziellem Aufwand möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen auf einem Doppelkupplungsgetriebe der eingangs genannten Art basierenden Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, der einfach und Platz sparend aufgebaut sowie ohne große konstruktive Änderungen als alternativer Antrieb in ein Kraftfahrzeug integrierbar ist. Des Weiteren sollen Verfahrensabläufe zur Steuerung eines solchen erfindungsgemäßen Hybridantriebs angegeben werden.
Eine erste erfindungsgemäße Lösung der auf die konstruktive Ausbildung des Hybridantriebs bezogenen Aufgabe besteht in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 darin, dass nur die erste Eingangswelle des Getriebes über eine zugeordnete Trennkupplung mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbindbar ist, und dass die erste Eingangswelle sowie die zweite Eingangswelle über eine ein- und ausrückbare formschlüssige Schaltkupplung miteinander koppelbar sind.
Eine zweite erfindungsgemäße Lösung der auf die konstruktive Ausbildung des Hybridantriebs bezogenen Aufgabe besteht in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 2 darin, dass nur die erste Eingangswelle über eine zugeordnete Trennkupplung mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbindbar ist, und dass ein motorseitiger Teil der Trennkupplung und die zweite Eingangswelle über eine ein- und ausrückbare formschlüssige Schaltkupplung miteinander koppelbar sind.
Die Trennkupplung ist insbesondere als Reibungskupplung, welche auch als Anfahrkupplung geeignet ist, ausgeführt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Hybridantriebs sind in den abhängigen Ansprüchen 3 bis 13 enthalten. Vorteilhafte Verfahrensabläufe zur Steuerung des erfindungsgemäßen Hybridantriebs sind in dem unabhängigen Anspruch 14 sowie den zugeordneten verfahrensbezogenen abhängigen Ansprüchen 13 bis 22 angegeben.
Die Erfindung geht demnach aus von einem Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor mit einer Triebwelle, eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine mit einem Rotor, und ein mehrstufiges Schaltgetriebe mit zwei koaxial angeordneten Eingangswellen und einer gemeinsamen Ausgangswelle umfasst. Die erste Eingangswelle ist zentral innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Eingangswelle angeordnet. Zumindest die erste Eingangswelle ist über eine zugeordnete Trennkupplung mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbindbar. Die zweite Eingangswelle steht mit dem Rotor der Elektromaschine in Triebverbindung. Außerdem sind beide Eingangswellen jeweils über mehrere Gangradsätze mit unterschiedlicher Übersetzung und jeweils einer schaltbaren Gangkupplung selektiv mit der Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar.
Der erfindungsgemäße Hybridantrieb basiert auf der Struktur eines weitgehend baugleichen Doppelkupplungsgetriebes, bei dem eine zweite Trennkupplung, über welche die zweite Eingangswelle üblicherweise mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbindbar ist, weggelassen wird. Stattdessen steht die zweite Eingangswelle bei dem erfindungsgemäßen Hybridantrieb mit dem Rotor der Elektromaschine in Triebverbindung und ist über die vorgesehene Schaltkupplung mit der ersten Eingangswelle oder mit dem motorseitigen Teil der verbliebenen Trennkupplung, d. h. mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors, koppelbar.
Hierdurch sind die beiden parallelen Kraftübertragungszweige eingangsseitig miteinander koppelbar und stehen somit beide in der ersten Ausführungsform des Hybridantriebs für den Verbrennungsmotor und die Elektromaschine sowie in der zweiten Ausführungsform des Hybridantriebs für den Verbrennungsmotor zur Kraftübertragung zur Verfügung.
Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Hybridantriebs sind gegenüber dem Doppelkupplungsgetriebe nur vergleichsweise geringe konstruktive Änderungen erforderlich. Da diese Änderungen nur im außerhalb des Getriebegehäuses liegenden Bereich der Eingangswellen angesiedelt sind, kann das Basisgetriebe weitgehend unverändert von dem Doppelkupplungsgetriebe übernommen werden. Aufgrund des speziellen Aufbaus des Hybridantriebs kann die Elektromaschine zum Starten des Verbrennungsmotors, im Boostbetrieb, im Rekuperationsbetrieb, im reinen Elektrofahrbetrieb und zur Überbrückung einer schaltungsbedingten Zug- oder Schubkraftunterbrechung im Verbrennungsfahrbetrieb eingesetzt werden.
Die Elektromaschine und die Schaltkupplung sind daher bevorzugt außerhalb eines Getriebegehäuses des Schaltgetriebes zwischen der Trennkupplung und einer motorseitigen Stirnwand des Getriebegehäuses angeordnet und halten zusammen mit der Trennkupplung vorteilhaft in etwa den Bauraum einer Doppelkupplungsanordnung eines weitgehend baugleichen Doppelkupplungsgetriebes ein.
Die Schaltkupplung kann dabei als eine reibsynchronisierte Synchronkupplung ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schaltkupplung als eine unsynchronisierte Klauenkupplung ausgebildet ist, die kostengünstiger herstellbar, kompakter und robuster ist. Je nach Schaltsituation kann die Synchronisierung der Schaltkupplung über die Elektromaschine oder den Verbrennungsmotor erfolgen, in der ersten Ausführungsform des Hybridantriebs in Verbindung mit einem zumindest teilweisen Schließen der Trennkupplung.
Da die Elektromaschine auch zur Synchronisierung von Gangkupplungen verwendbar ist, können zumindest die Gangkupplungen der der zweiten Eingangswelle zugeordneten Gangradsätze als unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet sein.
Um den vorhandenen Bauraum optimal auszunutzen ist die Elektromaschine bevorzugt koaxial über der zweiten Eingangswelle angeordnet, wobei der Rotor der Elektromaschine unmittelbar drehfest mit der zweiten Eingangswelle verbunden sein oder über eine Getriebestufe mit der zweiten Eingangswelle in Triebverbindung stehen kann.
Die Getriebestufe ist in diesem Fall zweckmäßig als ein einfaches Planetengetriebe mit einem Hohlrad, einem Planetenträger mit mehreren mit dem Hohlrad in Verzahnungseingriff stehenden Planetenrädern, und einem mit den Planetenrädern in Verzahnungseingriff stehenden Sonnenrad ausgebildet, wobei das Hohlrad drehfest mit dem Rotor der Elektromaschine verbunden ist, der Planetenträger drehfest an der zweiten Eingangswelle befestigt ist, und das Sonnenrad gehäusefest arretiert ist.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Elektromaschine EM achsparallel zu der zweiten Eingangswelle angeordnet ist, und dass der Rotor der Elektromaschine über eine Getriebestufe mit der zweiten Eingangswelle in Triebverbindung steht.
In diesem Fall kann die Getriebestufe als ein Stirnradgetriebe mit einem drehfest mit dem Rotor der Elektromaschine verbundenen ersten Zahnrad und einem drehfest mit der zweiten Eingangswelle verbundenen sowie mit dem ersten Zahnrad in Verzahnungseingriff stehenden zweiten Zahnrad ausgebildet sein.
Möglich ist es auch, dass die Getriebestufe als ein Kettengetriebe mit einem drehfest mit dem Rotor der Elektromaschine verbundenen ersten Kettenrad und einem drehfest auf der zweiten Eingangswelle angeordneten sowie über eine geschlossene Gliederkette formschlüssig mit dem ersten Kettenrad in Triebverbindung stehenden zweiten Kettenrad ausgebildet ist.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Getriebestufe als ein Riemengetriebe mit einer drehfest mit dem Rotor der Elektromaschine verbundenen ersten Riemenscheibe und einer drehfest auf der zweiten Eingangswelle angeordneten sowie über einen geschlossenen Treibriemen kraftschlüssig mit der ersten Riemenscheibe in Triebverbindung stehenden zweiten Riemenscheibe ausgebildet ist.
Unabhängig von der Anordnung der Elektromaschine und der Ausbildung der Getriebestufe weist die Getriebestufe zweckmäßig eine Übersetzung im Bereich zwischen i_KE = 1,25 und i_KE = 1,67 auf, da die Elektromaschine hierdurch leistungsschwächer und entsprechend kompakter sowie leichter ausgebildet sein kann, ohne dass die damit verbundene Erhöhung der Betriebsdrehzahlen der Elektromaschine zu kritisch hohen Werten führt.
Bei der geschilderten ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs ist verfahrensgemäß zum Impulsstart des Verbrennungsmotors vorgesehen, dass bei geöffneter Trennkupplung und ausgelegten Gängen G1–G7, R zunächst die Schaltkupplung eingerückt und dann die zweite Eingangswelle durch die Elektromaschine bis auf eine vorgegebene, oberhalb der Startdrehzahl des Verbrennungsmotors liegende Impulsstartdrehzahl beschleunigt wird, und dass der Verbrennungsmotor dann durch ein schnelles Schließen der Trennkupplung mittels des Drehimpulses der Elektromaschine gestartet wird.
Bei beiden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hybridantriebs ist zum normalen Elektrostart des Verbrennungsmotors vorgesehen, dass bei geöffneter Trennkupplung und ausgelegten Gängen G1–G7, R die Schaltkupplung eingerückt und bedarfsweise, d. h. bei der ersten Ausführungsform des Hybridantriebs, die Trennkupplung geschlossen wird, und dass der Verbrennungsmotor dann mittels des Antriebsmomentes der Elektromaschine gestartet wird.
Zum Boostbetrieb ist vorgesehen, dass bedarfsweise, d. h. wenn der Kraftfluss von dem Verbrennungsmotor aktuell über einen der ersten Eingangswelle zugeordneten Gang G1, G3, G5, G7 erfolgt, zunächst ein der zweiten Eingangswelle zugeordneter Vorwärtsgang G2, G4, G6 eingelegt oder die Schaltkupplung eingerückt wird, und dass die Elektromaschine dann als Motor betrieben wird, d. h. ein Antriebsmoment abgibt.
In gleicher Weise ist zum Rekuperationsbetrieb vorgesehen, dass bedarfsweise zunächst ein der zweiten Eingangswelle zugeordneter Vorwärtsgang G2, G4, G6 eingelegt oder die Schaltkupplung eingerückt wird, und dass die Elektromaschine dann als Generator betrieben wird, d. h. ein im Antriebsstrang als Schleppmoment wirksames Generatormoment aufnimmt.
Zum Elektrofahrbetrieb ist vorgesehen, dass bei geöffneter Trennkupplung, ausgerückter Schaltkupplung und ausgelegten Gängen G1–G7, R zunächst ein der zweiten Eingangswelle zugeordneter Gang G2, G4, G6, R eingelegt wird, und dass die Elektromaschine dann als Motor betrieben wird, d. h. ein Antriebsmoment abgibt.
Bei einer während eines Verbrennungsfahrbetriebs erfolgenden Schaltung von einem Lastgang, z. B. G3, in einen Zielgang, z. B. G5, die beide der ersten Eingangswelle zugeordnet sind, ist zur Vermeidung einer Zugkraftunterbrechung vorgesehen, dass zunächst ein der zweiten Eingangswelle zugeordneter Zwischengang, z. B. G4, synchronisiert und eingelegt wird, und dass dann zeitlich überschnitten ein Motormoment der Elektromaschine aufgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors abgebaut wird, sowie die Trennkupplung geöffnet wird. Daraufhin wird der Lastgang G3 ausgelegt sowie der Zielgang G5 synchronisiert und eingelegt, bevor zeitlich überschnitten das Motormoment der Elektromaschine wieder abgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors wieder aufgebaut sowie die Trennkupplung geschlossen wird. Abschließend wird der Zwischengang G4 wieder ausgelegt. Die Schaltkupplung ist während dieses Schaltungsablaufs permanent ausgerückt.
Bei einer während eines Verbrennungsfahrbetriebs erfolgenden Schaltung von einem der ersten Eingangswelle zugeordneten Lastgang, z. B. G3, in einen der zweiten Eingangswelle zugeordneten Zielgang, z. B. G4, ist zur Vermeidung einer Zugkraftunterbrechung vorgesehen, dass zunächst der Zielgang G4 synchronisiert und eingelegt wird, und dass dann zeitlich überschnitten ein Motormoment der Elektromaschine aufgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors abgebaut sowie die Trennkupplung geöffnet wird. Daraufhin wird der Lastgang G3 ausgelegt und die Schaltkupplung synchronisiert und eingerückt, bevor zeitlich überschnitten das Motormoment der Elektromaschine wieder abgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors wieder aufgebaut, sowie bedarfsweise, d. h. bei der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs, die Trennkupplung geschlossen wird.
Bei einer während eines Verbrennungsfahrbetriebs erfolgenden Schaltung von einem der zweiten Eingangswelle zugeordneten Lastgang, z. B. G4, in einen der ersten Eingangswelle zugeordneten Zielgang, z. B. G5, ist zur Vermeidung einer Zugkraftunterbrechung vorgesehen, dass zunächst zeitlich überschnitten ein Motormoment der Elektromaschine aufgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors abgebaut sowie die Schaltkupplung ausgerückt und bedarfsweise, d. h. bei der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs, die Trennkupplung geöffnet wird. Daraufhin wird der Zielgang G5 synchronisiert und eingelegt, bevor zeitlich überschnitten das Motormoment der Elektromaschine wieder abgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors wieder aufgebaut sowie die Trennkupplung geschlossen wird. Abschließend wird der Lastgang G4 ausgelegt.
Bei einer während eines Verbrennungsfahrbetriebs erfolgenden Schaltung von einem Lastgang, z. B. G4, in einen Zielgang, z. B. G6, die beide der zweiten Eingangswelle zugeordnet sind, ist zur Vermeidung einer Zugkraftunterbrechung vorgesehen, dass zunächst zeitlich überschnitten ein Motormoment der Elektromaschine aufgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors abgebaut sowie die Schaltkupplung ausgerückt und bedarfsweise, d. h. bei der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs, die Trennkupplung geöffnet wird. Daraufhin wird ein der ersten Eingangswelle zugeordneter Zwischengang, z. B. G5, synchronisiert und eingelegt, bevor zeitlich überschnitten das Motormoment der Elektromaschine wieder abgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors wieder aufgebaut sowie die Trennkupplung geschlossen wird. Dann wird der Lastgang G4 ausgelegt sowie der Zielgang G6 synchronisiert und eingelegt. Anschließend wird zeitlich überschnitten ein Motormoment der Elektromaschine aufgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors abgebaut sowie die Trennkupplung geöffnet. Daraufhin wird der Zwischengang G5 wieder ausgelegt und die Schaltkupplung synchronisiert und eingerückt, bevor zeitlich überschnitten das Motormoment der Elektromaschine wieder abgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors wieder aufgebaut, sowie bedarfsweise, d. h. bei der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs, die Trennkupplung geschlossen wird.
Es versteht sich in Kenntnis der Erfindung von selbst, dass die zuvor für einen Zugbetrieb des Verbrennungsmotors beschriebenen Schaltungsabläufe in gleicher Weise bei einem Schubbetrieb des Verbrennungsmotors durchführbar sind, wobei das Motormoment des Verbrennungsmotors dann ein Schleppmoment und das Motormoment der Elektromaschine ein als Schleppmoment wirksames Generatormoment ist.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridantriebs in einer schematischen Darstellung,
2 eine Weiterbildung der ersten Ausführung des Hybridantriebs nach 1,
3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridantriebs in einer schematischen Darstellung,
4 eine Weiterbildung der zweiten Ausführung des Hybridantriebs nach 3, und
5 ein Doppelkupplungsgetriebe, aus dem die zwei Ausführungsformen des Hybridantriebs nach 1 bis 4 abgeleitet sind, in einer schematischen Darstellung.
In 5 ist demnach in schematischer Form ein Doppelkupplungsgetriebe 1 abgebildet, aus dem die nachfolgend beschriebenen Ausführungen und Abwandlungen eines erfindungsgemäßen Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs abgeleitet sind. Das Doppelkupplungsgetriebe 1 weist zwei koaxial angeordnete Eingangswellen GE1, GE2 und eine gemeinsame Ausgangswelle GA auf. Die erste Eingangswelle GE1 ist zentral innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Eingangswelle GE2 angeordnet. Beide Eingangswellen GE1, GE2 sind eingangsseitig über jeweils eine zugeordnete Trennkupplung K1, K2 mit der Triebwelle 2 eines Verbrennungsmotors VM verbindbar. Die Trennkupplungen K1, K2 in 5 sind als Reibungskupplungen ausgeführt. Ausgangsseitig stehen beide Eingangswellen GE1, GE2 beispielhaft über jeweils eine aus zwei Festrädern gebildete Eingangskonstante EK1, EK2 mit einer zugeordneten Vorgelegewelle VG1, VG2 in Triebverbindung.
Jede Vorgelegewelle VG1, VG2 ist über mehrere Gangradsätze 3, 5, 7, 9 bzw. 4, 6, 8, 10 mit unterschiedlicher Übersetzung selektiv mit der gemeinsamen Ausgangswelle GA in Triebverbindung bringbar. Die der ersten Eingangswelle GE1 und der zweiten Eingangswelle GE2 zugeordneten Gangradsätze 3, 5, 7, 9 bzw. 4, 6, 8, 10 bestehen jeweils aus einem auf der zugeordneten Vorgelegewelle VG1, VG2 drehbar gelagerten und über eine Gangkupplung mit dieser koppelbaren Losrad sowie jeweils einem drehfest auf der Ausgangswelle GA befestigten Festrad. Hierdurch ergeben sich insgesamt sieben Vorwärtsgänge G1 bis G7 und in Verbindung mit einem Zwischenrad 11 ein Rückwärtsgang R.
Die Gangkupplungen der Gangradsätze sind als reibsynchronisierte Synchronkupplungen ausgebildet und jeweils paarweise in Schaltpaketen S1, S2, S3, S4 zusammengefasst. Zudem sind die Gangradsätze 3, 5, 7, 9 bzw. 4, 6, 8, 10 beider Vorgelegewellen VG1, VG2 vorliegend beispielhaft jeweils paarweise in einer gemeinsamen Radialebene angeordnet und nutzen jeweils ein gemeinsames Festrad auf der Ausgangswelle GA. Die getriebeseitigen Abschnitte der Eingangswellen GE1, GE2, die Eingangskonstanten EK1, EK2, die beiden Vorgelegewellen VG1, VG2, die Gangradsätze 3, 5, 7, 9 bzw. 4, 6, 8, 10 mit den Schaltpaketen S1–S4 und der getriebeseitige Abschnitt der Ausgangswelle GA sind innerhalb eines Getriebegehäuses 12 angeordnet.
Die in 1 dargestellte Ausbildung dieser Bauteile hat für die vorliegende Erfindung bis auf die Funktion der selektiv herstellbaren Triebverbindung zwischen den koaxialen Eingangswellen GE1, GE2 und der Ausgangswelle GA nur Beispielcharakter. Die getriebeinterne Ausbildung und Anordnung der Bauteile, wie z. B. die Lage der Ausgangswelle GA relativ zu den Eingangswellen GE1, GE2, die Verwendung und Anordnung von Vorgelegewellen VG1, VG2, und die Ausbildung sowie Anordnung der Gangradsätze 3, 5, 7, 9 bzw. 4, 6, 8, 10 kann somit auch beliebig anders gestaltet sein.
Ausgehend von dem Doppelkupplungsgetriebe 1 nach 5 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridantriebs 13 nach 1 dadurch geschaffen, dass die zweite Trennkupplung K2 weggelassen wird, dass eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine EM vorgesehen ist, deren Rotor 14 mit der zweiten Eingangswelle GE2 in Triebverbindung steht, und dass eine ein- und ausrückbare formschlüssige Schaltkupplung SE1 vorgesehen ist, über die beide Eingangswellen GE1, GE2 miteinander koppelbar sind.
Das eigentliche Schaltgetriebe 15, d. h. die innerhalb des Getriebegehäuses 12 angeordneten Bauteile, wie die Eingangskonstanten EK1, EK2, die Vorgelegewellen VG1, VG2, die Gangradsätze 3 bis 10, die Schaltkupplungen S1–S4 und die Ausgangswelle GA, ist gegenüber dem Doppelkupplungsgetriebe 1 weitgehend unverändert.
Bei dieser Ausführungsform des Hybridantriebs 13 ist die Elektromaschine EM koaxial über der zweiten Eingangswelle GE2 angeordnet und der Rotor 14 der Elektromaschine EM unmittelbar drehfest mit der zweiten Eingangswelle GE2 verbunden. Die Schaltkupplung. SE1 ist vorliegend beispielhaft als eine reibsynchronisierte Synchronkupplung ausgebildet. Die Elektromaschine EM und die Schaltkupplung SE1 sind außerhalb des Getriebegehäuses 12 zwischen der verbliebenen Trennkupplung K1 und einer motorseitigen Stirnwand 12a des Getriebegehäuses 12 angeordnet und halten zusammen mit der Trennkupplung K1 in etwa den Bauraum einer Doppelkupplungsanordnung K1, K2 des weitgehend baugleichen Doppelkupplungsgetriebes 1 nach 5 ein. Die Trennkupplung K1 in den 1 bis 4 ist als Reibungskupplung ausgeführt.
Eine in 2 dargestellte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hybridantriebs 13' unterscheidet sich von dem Hybridantrieb 13 nach 1 dadurch, dass die Schaltkupplung SE1' nunmehr als eine unsynchronsierte Klauenkupplung ausgebildet ist, dass der Rotor 14 der Elektromaschine EM nunmehr über eine Getriebestufe KE mit der zweiten Eingangswelle GE2 in Triebverbindung steht, und dass die Gangkupplungen S2', S4' der der zweiten Eingangswelle GE2 zugeordneten Gangradsätze 4, 6, 8, 10 nunmehr als unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet sind.
Die Getriebestufe KE ist als ein einfaches Planetengetriebe mit einem Hohlrad 16, einem Planetenträger 17 mit mehreren mit dem Hohlrad 16 in Verzahnungseingriff stehenden Planetenrädern 18 und einem mit den Planetenrädern 18 in Verzahnungseingriff stehenden Sonnenrad 19 ausgebildet. Das Hohlrad 16 ist drehfest mit dem Rotor 14 der Elektromaschine EM verbunden, der Planetenträger 17 ist drehfest auf der zweiten Eingangswelle GE2 befestigt, und das Sonnenrad 19 ist gehäusefest arretiert. Die Getriebestufe KE weist somit eine Übersetzung im Bereich zwischen i_KE = 1,25 und i_KE = 1,67 auf. Hierdurch kann die Elektromaschine EM entsprechend leistungsschwächer und demzufolge kompakter sowie leichter ausgebildet sein, ohne kritisch hohe Betriebsdrehzahlen aufzuweisen.
Ausgehend von dem Doppelkupplungsgetriebe 1 nach 5 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridantriebs 20 nach 3 dadurch geschaffen, dass die zweite Trennkupplung K2 weggelassen wird, dass eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine EM vorgesehen ist, deren Rotor 14 mit der zweiten Eingangswelle GE2 in Triebverbindung steht, und dass eine ein- und ausrückbare formschlüssige Schaltkupplung SE2 vorgesehen ist, über die ein motorseitiger Teil 21 der verbliebenen Trennkupplung K1, wie z. B. ein Kupplungskorb, und die zweite Eingangswelle GE2 miteinander koppelbar sind.
Wie bei der ersten Ausführungsform des Hybridantriebs 13 nach 1 ist die Elektromaschine EM gemäß 3 koaxial über der zweiten Eingangswelle GE2 angeordnet und der Rotor 14 der Elektromaschine EM ist unmittelbar drehfest mit der zweiten Eingangswelle GE2 verbunden. Die Schaltkupplung SE2 ist vorliegend beispielhaft als eine reibsynchronisierte Synchronkupplung ausgebildet. Die Elektromaschine EM und die Schaltkupplung SE2 sind wiederum außerhalb des Getriebegehäuses 12 zwischen der verbliebenen Trennkupplung K1 sowie der motorseitigen Stirnwand 12a des Getriebegehäuses 12 angeordnet und halten zusammen mit der Trennkupplung K1 ebenfalls in etwa den Bauraum der Doppelkupplungsanordnung K1, K2 des weitgehend baugleichen Doppelkupplungsgetriebes 1 nach 5 ein.
Eine in 4 abgebildete Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hybridantriebs 20' unterscheidet sich von dem Hybridantrieb 20 nach 3 dadurch, dass die Schaltkupplung SE2' nunmehr als eine unsynchronsierte Klauenkupplung ausgebildet ist, dass der Rotor 14 der Elektromaschine EM, wie bei dem Hybridantrieb 13' nach 2, über eine als einfaches Planetengetriebe ausgebildete Getriebestufe KE mit der zweiten Eingangswelle GE2 in Triebverbindung steht, und dass die Gangkupplungen S2', S4' der der zweiten Eingangswelle GE2 zugeordneten Gangradsätze 4, 6, 8, 10 ebenfalls als unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet sind.
Mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist ein konstruktiv auf einem Doppelkupplungsgetriebe 1 basierender parallel-wirksamer Hybridantrieb 13, 13', 20, 20' geschaffen, der eine Elektromaschine EM und ein automatisiertes Schaltgetriebe 15 mit zwei Kraftübertragungszweigen umfasst. Die innerhalb des Getriebegehäuses 12 angeordneten Bauteile, wie die Eingangskonstanten EK1, EK2, die Vorgelegewellen VG1, VG2, die Gangradsätze 3, 5, 7, 9 bzw. 4, 6, 8, 10 mit den Gangkupplungen S1, S3 bzw. S2, S4 und die Ausgangswelle GA, gegebenenfalls auch das Getriebegehäuse 12 selbst, können weitgehend unverändert von dem ursprünglichen Doppelkupplungsgetriebe 1 übernommen werden.
Durch den Wegfall der zweiten Trennkupplung K2 und die Anordnung der Elektromaschine EM sowie der zusätzlichen Schaltkupplung SE1, SE1' bzw. SE2, SE2' zwischen der verbleibenden Trennkupplung K1 und der motorseitigen Stirnwand 12a des Getriebegehäuses 12 kann der Bauraum des ursprünglichen Doppelkupplungsgetriebes 1 weitgehend eingehalten werden. Der erfindungsgemäße Hybridantrieb 13, 13' bzw. 20, 20' ist somit kostengünstig herstellbar und kann ohne wesentliche Änderungen an dem betreffenden Kraftfahrzeug alternativ zu dem konventionellen Antrieb mit dem Doppelkupplungsgetriebe 1 verwendet werden.
Der Funktionsumfang des erfindungsgemäßen Hybridantriebs 13, 13' bzw. 20, 20' beinhaltet ein Starten des Verbrennungsmotors VM mittels der Elektromaschine EM. In der ersten Ausführungsform des Hybridantriebs 13, 13' ist auch ein Impulsstart des Verbrennungsmotors VM möglich. Des Weiteren ist ein Boost- und Rekuperationsbetrieb der Elektromaschine EM während eines Verbrennungsfahrbetriebs möglich. Ein reiner Elektrofahrbetrieb ist bei der ersten Ausführungsform 13, 13' über alle Gänge G1, G3, G5, G7 bzw. G2, G4, G6, R und bei der zweiten Ausführungsform 20, 20' nur über die der zweiten Eingangswelle GE2 zugeordneten Gänge G2, G4, G6, R möglich.
Im Verbrennungsfahrbetrieb sind bei beiden Ausführungsformen 13, 13' bzw. 20, 20' alle Gänge G1, G3, G5, G7 bzw. G2, G4, G6, R nutzbar, wobei eine schaltungsbedingte Zug- bzw. Schubkraftunterbrechung durch eine vorübergehende Lastübernahme durch die Elektromaschine EM vermieden werden kann. Bei einer unsynchronisierten Ausführung der Gangkupplungen bzw. Schaltpakete S2', S4' und der jeweiligen Schaltkupplung SE1', SE2' gemäß den Ausführungsformen des Hybridantriebs 13', 20' nach 2 und 4 werden diese vor dem Einrücken jeweils durch die Elektromaschine EM bzw. durch die Elektromaschine EM oder den Verbrennungsmotor VM synchronisiert.
Bezugszeichenliste

1: Doppelkupplungsgetriebe
2: Triebwelle des Verbrennungsmotors
3, 5, 7, 9: Gangradsätze
4, 6, 8, 10: Gangradsätze
11: Zwischenrad
12: Getriebegehäuse
12a: Motorseitige Stirnwand des Getriebegehäuses
13: Hybridantrieb
13': Hybridantrieb
14: Rotor der Elektromaschine
15: Schaltgetriebe
16: Hohlrad
17: Planetenträger
18: Planetenrad
19: Sonnenrad
20: Hybridantrieb
20': Hybridantrieb
21: Motorseitiger Teil der ersten Trennkupplung
EK1: Erste Eingangskonstante
EK2: Zweite Eingangskonstante
EM: Elektromaschine
G1–G7: Vorwärtsgänge
GA: Ausgangswelle
GE1: Erste Eingangswelle
GE2: Zweite Eingangswelle
KE: Übersetzung der Getriebestufe KE
K1: Erste Trennkupplung
K2: Zweite Trennkupplung
KE: Getriebestufe
R: Rückwärtsgang
S1, S3: Schaltpakete
S2, S4: Schaltpakete
S2', S4': Schaltpakete
SE1: Schaltkupplung
SE1': Schaltkupplung
SE2: Schaltkupplung
SE2: Schaltkupplung
VM: Verbrennungsmotor
VG1: Erste Vorgelegewelle
VG2: Zweite Vorgelegewelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10133695 A1 [0003]
DE 102005035328 A1 [0004]
US 6645105 B2 [0008]
WO 2008/138387 A1 [0009]
DE 19960621 B4 [0010]

Claims

Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor (VM) mit einer Triebwelle (2), eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine (EM) mit einem Rotor (14), und ein mehrstufiges Schaltgetriebe (15) mit zwei koaxial angeordneten Eingangswellen (GE1, GE2) und einer gemeinsamen Ausgangswelle (GA) umfasst, wobei die erste Eingangswelle (GE1) zentral innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Eingangswelle (GE2) angeordnet ist, zumindest die erste Eingangswelle (GE1) über eine zugeordnete Trennkupplung (K1) mit der Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) verbindbar ist, die zweite Eingangswelle (GE2) mit dem Rotor (14) der Elektromaschine (EM) in Triebverbindung steht, und beide Eingangswellen (GE1, GE2) jeweils über mehrere Gangradsätze (3, 5, 7, 9; 4, 6, 8, 10) mit unterschiedlicher Übersetzung und jeweils einer schaltbaren Gangkupplung (S1, S3; S2, S4) selektiv mit der Ausgangswelle (GA) in Triebverbindung bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass nur die erste Eingangswelle (GE1) über die zugeordnete Trennkupplung (K1) mit der Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) verbindbar ist, und dass die erste Eingangswelle (GE1) und die zweite Eingangswelle (GE2) über eine ein- und ausrückbare formschlüssige Schaltkupplung (SE1, SE1') miteinander koppelbar sind.
Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor (VM) mit einer Triebwelle (2), eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine (EM) mit einem Rotor (14), und ein mehrstufiges Schaltgetriebe (15) mit zwei koaxial angeordneten Eingangswellen (GE1, GE2) und einer gemeinsamen Ausgangswelle (GA) umfasst, wobei die erste Eingangswelle (GE1) zentral innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Eingangswelle (GE2) angeordnet ist, zumindest die erste Eingangswelle (GE1) über eine zugeordnete Trennkupplung (K1) mit der Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) verbindbar ist, die zweite Eingangswelle (GE2) mit dem Rotor (14) der Elektromaschine (EM) in Triebverbindung steht, und beide Eingangswellen (GE1, GE2) jeweils über mehrere Gangradsätze (3, 5, 7, 9; 4, 6, 8, 10) mit unterschiedlicher Übersetzung und jeweils einer schaltbaren Gangkupplung (S1, S3; S2, S4) selektiv mit der Ausgangswelle (GA) in Triebverbindung bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass nur die erste Eingangswelle (GE1) über die zugeordnete Trennkupplung (K1) mit der Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) verbindbar ist, und dass ein motorseitiger Teil (21) der Trennkupplung (K1) und die zweite Eingangswelle (GE2) über eine ein- und ausrückbare formschlüssige Schaltkupplung (SE2, SE2') miteinander koppelbar sind.
Hybridantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (EM) und die Schaltkupplung (SE1, SE1'; SE2, SE2') außerhalb eines Getriebegehäuses (12) des Schaltgetriebes (15) zwischen der Trennkupplung (K1) und einer motorseitigen Stirnwand (12a) des Getriebegehäuses (12) angeordnet sind und zusammen mit der Trennkupplung (K1) in etwa den Bauraum einer Doppelkupplungsanordnung (K1, K2) eines weitgehend baugleichen Doppelkupplungsgetriebes (1) einhalten.
Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (SE1, SE2) als eine reibsynchronisierte Synchronkupplung ausgebildet ist.
Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (SE1', SE2') als eine unsynchronsierte Klauenkupplung ausgebildet ist.
Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Gangkupplungen (S2', S4') der der zweiten Eingangswelle (GE2) zugeordneten Gangradsätze (4, 6, 8, 10) als unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet sind.
Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (EM) koaxial über der zweiten Eingangswelle (GE2) angeordnet ist, und dass der Rotor (14) der Elektromaschine (EM) unmittelbar drehfest mit der zweiten Eingangswelle (GE2) verbunden ist oder über eine Getriebestufe (KE) mit der zweiten Eingangswelle (GE2) in Triebverbindung steht.
Hybridantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebestufe (KE) als ein einfaches Planetengetriebe mit einem Hohlrad (16), einem Planetenträger (17) mit mehreren mit dem Hohlrad (16) in Verzahnungseingriff stehenden Planetenrädern (18), und einem mit den Planetenrädern (18) in Verzahnungseingriff stehenden Sonnenrad (19) ausgebildet ist, wobei das Hohlrad (16) drehfest mit dem Rotor (14) der Elektromaschine (EM) verbunden ist, der Planetenträger (17) drehfest auf der zweiten Eingangswelle (GE2) befestigt ist, und das Sonnenrad (19) gehäusefest arretiert ist.
Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (EM) achsparallel zu der zweiten Eingangswelle (GE2) angeordnet ist, und dass der Rotor (14) der Elektromaschine (EM) über eine Getriebestufe (KE) mit der zweiten Eingangswelle (GE2) in Triebverbindung steht.
Hybridantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebestufe (KE) als ein Stirnradgetriebe mit einem drehfest mit dem Rotor (14) der Elektromaschine (EM) verbundenen ersten Zahnrad und einem drehfest mit der zweiten Eingangswelle (GE2) verbundenen sowie mit dem ersten Zahnrad in Verzahnungseingriff stehenden zweiten Zahnrad ausgebildet ist.
Hybridantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebestufe (KE) als ein Kettengetriebe mit einem drehfest mit dem Rotor (14) der Elektromaschine (EM) verbundenen ersten Kettenrad und einem drehfest auf der zweiten Eingangswelle (GE2) angeordneten sowie über eine geschlossene Gliederkette formschlüssig mit dem ersten Kettenrad in Triebverbindung stehenden zweiten Kettenrad ausgebildet ist.
Hybridantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebestufe (KE) als ein Riemengetriebe mit einer drehfest mit dem Rotor (14) der Elektromaschine (EM) verbundenen ersten Riemenscheibe und einer drehfest auf der zweiten Eingangswelle (GE2) angeordneten sowie über einen geschlossenen Treibriemen kraftschlüssig mit der ersten Riemenscheibe in Triebverbindung stehenden zweiten Riemenscheibe ausgebildet ist.
Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebestufe (KE) eine Übersetzung im Bereich zwischen i_KE = 1,25 und i_KE = 1,67 aufweist.
Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebs gemäß wenigstens einem der Vorrichtungsansprüche 1 und 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Impulsstart des Verbrennungsmotors (VM) bei geöffneter Trennkupplung (K1) und ausgelegten Gängen (G1–G7, R) zunächst die Schaltkupplung (SE1, SE1') eingerückt und dann die zweite Eingangswelle (GE2) durch die Elektromaschine (EM) bis auf eine vorgegebene, oberhalb der Startdrehzahl des Verbrennungsmotors (VM) liegende Impulsstartdrehzahl beschleunigt wird, und dass der Verbrennungsmotor (VM) dann durch ein schnelles Schließen der Trennkupplung (K1) mittels des Drehimpulses der Elektromaschine (EM) gestartet wird.
Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebs gemäß wenigstens einem der Vorrichtungsansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Elektrostart des Verbrennungsmotors (VM) bei geöffneter Trennkupplung (K1) und ausgelegten Gängen (G1–G7, R) die Schaltkupplung (SE1, SE1'; SE2, SE2') eingerückt und bedarfsweise die Trennkupplung (K1) geschlossen wird, und dass der Verbrennungsmotor (VM) dann mittels des Antriebsmomentes der Elektromaschine (EM) gestartet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zum Boostbetrieb bedarfsweise zunächst ein der zweiten Eingangswelle (GE2) zugeordneter Vorwärtsgang (G2, G4, G6) eingelegt oder die Schaltkupplung (SE1, SE1', SE2, SE2') eingerückt wird, und dass die Elektromaschine (EM) dann als Motor betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zum Rekuperationsbetrieb bedarfsweise zunächst ein der zweiten Eingangswelle (GE2) zugeordneter Vorwärtsgang (G2, G4, G6) eingelegt oder die Schaltkupplung (SE1, SE1', SE2, SE2') eingerückt wird, und dass die Elektromaschine (EM) dann als Generator betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zum Elektrofahrbetrieb bei geöffneter Trennkupplung (K1), ausgerückter Schaltkupplung (SE1, SE1', SE2, SE2') und ausgelegten Gängen (G1–G7, R) zunächst ein der zweiten Eingangswelle (GE2) zugeordneter Gang (G2, G4, G6, R) eingelegt wird, und dass die Elektromaschine (EM) dann als Motor betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Verbrennungsfahrbetriebs bei einer Schaltung von einem Lastgang (z. B. G3) in einen Zielgang (z. B. G5), die beide der ersten Eingangswelle (GE1) zugeordnet sind, zunächst ein der zweiten Eingangswelle (GE2) zugeordneter Zwischengang (z. B. G4) synchronisiert und eingelegt wird, dann zeitlich überschnitten ein Motormoment der Elektromaschine (EM) aufgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors (VM) abgebaut sowie die Trennkupplung (K1) geöffnet wird, dass daraufhin der Lastgang (G3) ausgelegt und der Zielgang (G5) synchronisiert sowie eingelegt wird, bevor zeitlich überschnitten das Motormoment der Elektromaschine (EM) wieder abgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors (VM) wieder aufgebaut sowie die Trennkupplung (K1) geschlossen wird, und abschließend der Zwischengang (G4) wieder ausgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Verbrennungsfahrbetriebs bei einer Schaltung von einem der ersten Eingangswelle (GE1) zugeordneten Lastgang (z. B. G3) in einen der zweiten Eingangswelle (GE2) zugeordneten Zielgang (z. B. G4) zunächst der Zielgang (G4) synchronisiert und eingelegt wird, dann zeitlich überschnitten ein Motormoment der Elektromaschine (EM) aufgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors (VM) abgebaut sowie die Trennkupplung (K1) geöffnet wird, dass daraufhin der Lastgang (G3) ausgelegt und die Schaltkupplung (SE1, SE1', SE2, SE2') synchronisiert und eingerückt wird, bevor zeitlich überschnitten das Motormoment der Elektromaschine (EM) wieder abgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors (VM) wieder aufgebaut sowie bedarfsweise die Trennkupplung (K1) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Verbrennungsfahrbetriebs bei einer Schaltung von einem der zweiten Eingangswelle (GE2) zugeordneten Lastgang (z. B. G4) in einen der ersten Eingangswelle (GE1) zugeordneten Zielgang (z. B. G5) zunächst zeitlich überschnitten ein Motormoment der Elektromaschine (EM) aufgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors (VM) abgebaut sowie die Schaltkupplung (SE1, SE1'; SE2, SE2') ausgerückt und bedarfsweise die Trennkupplung (K1) geöffnet wird, dass daraufhin der Zielgang (G5) synchronisiert und eingelegt wird, bevor zeitlich überschnitten das Motormoment der Elektromaschine (EM) wieder abgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors (VM) wieder aufgebaut sowie die Trennkupplung (K1) geschlossen wird, und abschließend der Lastgang (G4) ausgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Verbrennungsfahrbetriebs bei einer Schaltung von einem Lastgang (z. B. G4) in einen Zielgang (z. B. G6), die beide der zweiten Eingangswelle (GE2) zugeordnet sind, zunächst zeitlich überschnitten ein Motormoment der Elektromaschine (EM) aufgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors (VM) abgebaut sowie die Schaltkupplung (SE1, SE1'; SE2, SE2') ausgerückt und bedarfsweise die Trennkupplung (K1) geöffnet wird, dass daraufhin ein der ersten Eingangswelle (GE1) zugeordneter Zwischengang (z. B. G5) synchronisiert und eingelegt wird, bevor zeitlich überschnitten das Motormoment der Elektromaschine (EM) wieder abgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors (VM) wieder aufgebaut sowie die Trennkupplung (K1) geschlossen wird, und dass dann der Lastgang (G4) ausgelegt und der Zielgang (G6) synchronisiert sowie eingelegt wird, anschließend zeitlich überschnitten ein Motormoment der Elektromaschine (EM) aufgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors (VM) abgebaut sowie die Trennkupplung (K1) geöffnet wird, dass daraufhin der Zwischengang (G5) wieder ausgelegt und die Schaltkupplung (SE1, SE1'; SE2, SE2') synchronisiert und eingerückt wird, bevor zeitlich überschnitten das Motormoment der Elektromaschine (EM) wieder abgebaut, das Motormoment des Verbrennungsmotors (VM) wieder aufgebaut sowie bedarfsweise die Trennkupplung (K1) geschlossen wird.