DE102011118097B4 - Device and method for driving a vehicle - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges mit einer Verbrennungskraftmaschine (VKM), einem Compound-Split-Getriebe und einer Batterie, wobei das Compound-Split-Getriebe eine erste elektrische Maschine (EM1), eine zweite elektrische Maschine (EM2), ein erstes Planetengetriebe und ein zweites Planetengetriebe umfasst, wobei die Verbrennungskraftmaschine (VKM), die erste elektrische Maschine (EM1) und die zweite elektrische Maschine (EM2) über das erste und das zweite Planetengetriebe mit den Rädern einer ersten Achse des Fahrzeuges antriebsverbunden sind, wobei eine weitere Achse des Fahrzeuges mit einer dritten elektrischen Maschine (EM3) oder mehreren elektrischen Maschinen antriebsverbunden ist, wobei mittels einer ersten Kupplung die erste Achse des Fahrzeuges von dem ersten und dem zweiten Planetengetriebe getrennt werden kann, so dass mittels der dritten elektrischen Maschine (EM3) oder den mehreren elektrischen Maschinen die weitere Achse des Fahrzeuges angetrieben werden kann, die nicht mit dem Compound-Split-Getriebe in Antriebsverbindung steht, so dass der Anfahrbereich abgedeckt wird, wobei die erste Achse, die mit dem Compound-Split-Getriebe in Antriebsverbindung steht, während des Anfahrbereiches nicht das Fahrzeug antreibt und der Antrieb des Fahrzeuges erst dann von der ersten Achse übernommen werden kann, wenn das Compound-Split-Getriebe mit einem günstigen Wirkungsgrad betrieben werden kann.Device for driving a vehicle with an internal combustion engine (VKM), a compound-split transmission and a battery, wherein the compound-split transmission, a first electric machine (EM1), a second electric machine (EM2), a first planetary gear and a second planetary gear, wherein the internal combustion engine (VKM), the first electric machine (EM1) and the second electric machine (EM2) are drivingly connected via the first and the second planetary gear to the wheels of a first axis of the vehicle, wherein a further axis of the vehicle is drivingly connected to a third electric machine (EM3) or a plurality of electric machines, wherein by means of a first clutch, the first axis of the vehicle from the first and the second planetary gear can be separated, so that by means of the third electric machine (EM3) or the plurality of electric Machines the other axis of the vehicle can be driven, d ie, it is not in drive connection with the compound-split transmission, so that the starting range is covered, wherein the first axis, which is in drive connection with the compound-split transmission, does not drive the vehicle during the starting range and the drive of the vehicle does not can then be adopted from the first axis, if the compound-split transmission can be operated with a favorable efficiency.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Antrieb eines Fahrzeuges mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.The present invention relates to a device and a method for driving a vehicle with the features of the independent claims.

Beispielsweise aus dem Fachbuch „Hybridfahrzeuge: Ein alternatives Antriebskonzept für die Zukunft”, Peter Hofmann, 2010 Springer-Verlag, Wien, ist als effizienter Antrieb eines Fahrzeuges ein so genannter „leistungsverzweigter Hybrid” vorbekannt. Hierbei wird durch eine Zusammenschaltung von einer Verbrennungskraftmaschine, zwei Planetengetrieben und zwei elektrischen Maschinen, die als Generator oder Motor arbeiten können und die mit einem elektrischen Speicher verbunden sind, ein so genanntes „Compound-Split-Getriebe” gebildet. Mittels eines solchen Getriebes kann gegenüber einem „leistungsverzweigten Hybrid” mit nur einem Planetengetriebe der Anteil an Energie vermindert werden, der vom mechanischen über den elektrischen Pfad im Getriebe nutzlos zirkuliert. Dennoch besteht auch bei einem „Compound-Split-Getriebe” der Nachteil, dass es nicht möglich ist, die Leistungsaufteilung über den gesamten Übersetzungsbereich günstig zu gestalten, so dass noch immer nicht der gewünschte Getriebewirkungsgrad erreicht wird. Insbesondere kann der Anfahrbereich nicht sinnvoll durch ein „Compound-Split-Getriebe” dargestellt werden, da hier eine sehr hohe Getriebeübersetzung erforderlich ist. Um eine derart hohe Getriebeübersetzung zu erreichen, könnten die elektrischen Maschinen derart ausgelegt werden, dass ihnen eine sehr große Menge an elektrischer Leistung zugeführt werden kann bzw. stellt der elektrische Speicher ein Problem dar, da die gesamte Leistung für das Betreiben der elektrischen Maschinen auch zur Verfügung gestellt werden muss. Anders gesagt müssen die elektrischen Maschinen und der elektrische Speicher nur zur Abdeckung des Anfahrbereiches sehr üppig dimensioniert werden, was natürlich unerwünscht höhere Kosten und Mehrgewicht zur Folge hat. Um diesem Nachteil eines „Compound-Split-Getriebes” zu begegnen, ist es weiterhin aus dem genannten Fachbuch vorbekannt, das „Compound-Split-Getriebe” um Schaltelemente zu erweitern, so dass ein „Dual-Mode-Getriebe” gebildet wird. Insbesondere wird dabei der Anfahrbereich mittels einer zusätzlichen Übersetzungsstufe abgebildet. Jedenfalls wird durch den Einsatz eines „Dual-Mode-Getriebes” das gesamte Getriebe komplexer und schwerer, was einerseits die Fertigung verteuert und in gewissen Grenzen die Gewichtsverteilung des Fahrzeuges negativ beeinflusst. Gemäß der DE 10 2005 021 575 A1 ist weiterhin eine Hybridantriebseinheit für Fahrzeuge Stand der Technik, in der eine Leistungsaufteilungsvorrichtung in einer Leistungsübertragungsstrecke zwischen einem Motor und einem Rad angeordnet ist, in der die Leistungsaufteilungsvorrichtung ein erstes bis viertes Drehelement umfasst, die in der Lage sind, sich in unterschiedlicher Weise relativ zueinander zu drehen, in der ein erster Motorgenerator mit dem zweiten Drehelement verbunden ist und das Rad mit dem vierten Drehelement verbunden ist, und die in der Lage ist, ein Drehzahlverhältnis zwischen dem ersten Drehelement und dem vierten Drehelement der Leistungsaufteilungsvorrichtung stufenlos zu regeln, welche umfasst: einen zweiten Motorgenerator, der mit dem dritten Drehelement der Leistungsversorgungseinheit verbunden ist, einen dritten Motorgenerator, der mit dem Rad in einer zur Übertragung von Energie geeigneten Weise verbunden ist und eine elektrische Schaltung, die den Austausch elektrischer Energie zwischen den einzelnen Motorgeneratoren ermöglicht. Gemäß der DE 10 2008 022 797 A1 ist weiterhin ein Antriebsstrang mit einer Eingangskupplung Stand der Technik, die ausgerückt werden kann, um zu ermöglichen, dass sich ein Getriebeantriebselement unabhängig von der Maschinendrehzahl gemäß der Leistung eines Motors dreht und eine alternative Art der Leistungsversorgung von Fahrzeugzusatzgeräten bereitstellt, die ansonsten durch das Motordrehmoment angetrieben werden, während weiter ermöglicht wird, dass der Motor die Maschine startet. Gemäß der DE 10 2007 056 407 A1 ist es Stand der Technik, dass ein Fahrzeugantriebsstrang für ein Hybridfahrzeug ein elektronisch variables Getriebe mit einem Eingangselement enthält, um mechanische Drehleistung von der Antriebsmaschine zu empfangen, einem Ausgangselement, um mechanische Drehleistung an einen Antriebsstrang des Fahrzeugs zu liefern, um das Fahrzeug anzutreiben, und einem Getriebezug, der dafür ausgelegt ist, das Eingangselement mit dem Ausgangselement selektiv und wirkfähig zu koppeln. Gemäß der DE 10 2010 027 519 A1 sind verschiedene Ausführungsformen elektrisch verstellbarer Getriebe Stand der Technik, die einen ersten und einen zweiten Motor-Generator, einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz und zwei Drehmomentübertragungsmechanismen aufweisen, die eine Kupplung vom rotierenden Typ und eine Kupplung vom feststehenden Typ umfassen. Ein Eingangselement ist zur gemeinsamen Rotation mit einem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbunden. Die Träger beider Planetenradsätze sind zur gemeinsamen Rotation miteinander und mit einem Ausgangselement verbunden. Der erste Motor/Generator ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden. Der zweite Motor/Generator ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Gemäß der JP 2008-030 708 A ist ein Antriebssystem mit einer Vielzahl von Motorgeneratoren und einem Planetengetriebe Stand der Technik, wobei eine plötzliche Änderung der Antriebskraft beim Wechsel eines Übersetzungsverhältnisses verhindert werden kann. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung zu finden, den Anfahrbereich bei einem „Compound-Split-Getriebe” auch ohne Mehrkosten und -gewicht sowie ohne weitere Schaltstufen bzw. höhere Komplexität des Getriebes darzustellen.For example, from the textbook "Hybrid Vehicles: An Alternative Drive Concept for the Future," Peter Hofmann, 2010 Springer-Verlag, Vienna, is known as an efficient drive a vehicle, a so-called "power-split hybrid". Here, a so-called "compound-split transmission" is formed by an interconnection of an internal combustion engine, two planetary gears and two electric machines that can work as a generator or motor and which are connected to an electrical storage. By means of such a transmission, compared to a "power-split hybrid" with only one planetary gear, the proportion of energy can be reduced, which circulates useless from the mechanical over the electrical path in the transmission. Nevertheless, there is also the disadvantage in a "compound split transmission" that it is not possible to make the power distribution over the entire transmission range low, so that still not the desired transmission efficiency is achieved. In particular, the starting range can not be meaningfully represented by a "compound split transmission", since a very high gear ratio is required here. In order to achieve such a high gear ratio, the electrical machines could be designed so that they can be supplied a very large amount of electrical power or the electric storage is a problem, since the total power for operating the electrical machines also for Must be made available. In other words, the electric machines and the electric storage only to cover the start-up area must be very generously dimensioned, which of course has undesirably higher costs and more weight result. In order to counteract this disadvantage of a "compound-split transmission", it is further known from the aforementioned textbook to extend the "compound-split transmission" by switching elements, so that a "dual-mode transmission" is formed. In particular, the starting range is imaged by means of an additional translation stage. In any case, the use of a "dual-mode transmission" makes the entire transmission more complex and heavier, which on the one hand makes production more expensive and, within certain limits, adversely affects the weight distribution of the vehicle. According to the DE 10 2005 021 575 A1 Further, a prior art hybrid drive unit in which a power split device is disposed in a power transmission path between a motor and a wheel in which the power split device includes first to fourth rotary elements capable of varying relative to each other in which a first motor generator is connected to the second rotary element and the wheel is connected to the fourth rotary element and which is capable of steplessly controlling a speed ratio between the first rotary element and the fourth rotary element of the power split device, which comprises: a second motor generator connected to the third rotary element of the power supply unit, a third motor generator connected to the wheel in a manner suitable for transmitting energy, and an electric circuit for exchanging electrical energy between the two allows individual motor generators. According to the DE 10 2008 022 797 A1 Further, there is a prior art powertrain having an input clutch that can be disengaged to allow a transmission input member to rotate in accordance with engine power independent of engine speed and provide an alternative way of powering vehicle accessories that are otherwise powered by engine torque while continuing to allow the engine to start the engine. According to the DE 10 2007 056 407 A1 It is known in the art that a vehicle powertrain for a hybrid vehicle includes an electronically variable transmission having an input member for receiving rotational mechanical power from the engine, an output member for providing rotational mechanical power to a driveline of the vehicle to drive the vehicle, and a gear train configured to selectively and operatively couple the input member to the output member. According to the DE 10 2010 027 519 A1 For example, various prior art electrically variable transmission embodiments include a first and a second motor generator, first and second planetary gear sets, and two torque transmitting mechanisms that include a rotating type clutch and a fixed type clutch. An input member is connected for common rotation with a ring gear of the first planetary gear set. The carriers of both planetary gear sets are connected to each other for common rotation and to an output element. The first motor / generator is connected for common rotation with the sun gear of the first planetary gear set. The second motor / generator is connected for common rotation with the sun gear of the second planetary gear set. According to the JP 2008-030 708 A is a drive system with a plurality of motor generators and a planetary gear prior art, wherein a sudden change in the driving force when changing a gear ratio can be prevented. It is therefore an object of the present invention to find a solution, the starting range at a " Compound split transmission "without additional costs and weight and without further switching stages or greater complexity of the transmission represent.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges mit einer Verbrennungskraftmaschine, einer ersten elektrischen Maschine, einer zweiten elektrischen Maschine, einem ersten Planetengetriebe, einem zweiten Planetengetriebe und einer Batterie gelöst, wobei die Verbrennungskraftmaschine, die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine über das erste und das zweite Planetengetriebe mit den Rädern einer ersten Achse des Fahrzeuges antriebsverbunden sind, wobei eine weitere Achse des Fahrzeuges mit einer dritten elektrischen Maschine antriebsverbunden ist, wobei mittels einer ersten Kupplung die erste Achse des Fahrzeuges von dem ersten und dem zweiten Planetengetriebe getrennt werden kann, wobei mittels einer zweiten Kupplung die beiden Planetengetriebe derart blockiert werden können, dass diese als feste Übersetzung zwischen der Verbrennungskraftmaschine, der ersten und der zweiten elektrischen Maschine wirken. Erfindungsgemäß können so die elektrischen Maschinen, die innerhalb des „Compound-Split-Getriebes” mit den Planetengetrieben verbunden sind sowie der elektrische Speicher, leistungsklein und somit kostengünstig und leicht ausgelegt werden. Außerdem bleibt die mechanische einfache Struktur des „Compound-Split-Getriebes” erhalten und somit sind die Freiheitsgrade dieses Getriebes im Vergleich zu einem „Dual-Mode-Getriebe” relativ einfach, was sich positiv auf den Entwicklungsaufwand in Konstruktion und Steuerung/Regelung widerspiegelt. Mittels der dritten elektrischen Maschine oder mehreren elektrischen Maschinen, die nicht unmittelbar mit den elektrischen Maschinen des „Compound-Split-Getriebes” in Verbindung stehen, kann erfindungsgemäß die Achse eines Fahrzeuges angetrieben werden, die nicht mit dem „Compound-Split-Getriebe” in Antriebsverbindung steht, so dass insbesondere der Anfahrbereich abgedeckt wird, wobei die Achse, die mit dem „Compound-Split-Getriebe” in Antriebsverbindung steht, während des Anfahrbereiches nicht das Fahrzeug antreibt. Der Antrieb des Fahrzeuges wird erfindungsgemäß erst dann von der Achse übernommen, welche mit dem „Compound-Split-Getriebe” in Antriebsverbindung steht, wenn das „Compound-Split-Getriebe” mit einem günstigen Wirkungsgrad betrieben werden kann. Erfindungsgemäß kann positiv auf die Gewichtsverteilung des Fahrzeuges Einfluss genommen werden, da das verwendete „Compound-Split-Getriebe” nicht größer und schwerer wird, da keine zusätzliche Übersetzung für den Anfahrbereich vorgesehen werden muss, sondern vielmehr dadurch eine bessere Gewichtsverteilung in dem Fahrzeug erreicht wird, dass eine dritte elektrische Maschine auf der dem „Compound-Split-Getriebe” gegenüberliegenden Achse angeordnet wird. Ferner ist erfindungsgemäß auf denkbar einfache Art und Weise ein Allradantrieb eines Fahrzeuges realisierbar bzw. können erfindungsgemäß auch zwei elektrische Maschinen auf der dem „Compound-Split-Getriebe” gegenüberliegenden weiteren Achse angeordnet werden, um z. B. Torque-Vectoring als fahrdynamische Massnahme darzustellen.This object is achieved by means of a device for driving a vehicle with an internal combustion engine, a first electric machine, a second electric machine, a first planetary gear, a second planetary gear and a battery, wherein the internal combustion engine, the first electric machine and the second electric machine via the first and second planetary gears are drivingly connected to the wheels of a first axis of the vehicle, wherein a further axis of the vehicle is drivingly connected to a third electric machine, wherein separated by means of a first clutch, the first axis of the vehicle from the first and the second planetary gear can be, whereby by means of a second clutch, the two planetary gear can be blocked so that they act as a fixed ratio between the internal combustion engine, the first and the second electric machine. According to the invention, the electric machines which are connected to the planetary gear mechanisms within the "compound-split transmission" and the electric storage can be designed to be low-power and therefore cost-effective and lightweight. In addition, the mechanical simple structure of the "compound-split" transmission is maintained and thus the degrees of freedom of this transmission compared to a "dual-mode transmission" are relatively simple, which is reflected positively in the development effort in design and control / regulation. By means of the third electric machine or a plurality of electrical machines, which are not directly connected to the electric machines of the "compound-split transmission", according to the invention, the axis of a vehicle can be driven, not with the "compound-split transmission" in Drive connection is, so that in particular the starting range is covered, the axis, which is in drive connection with the "compound split transmission", does not drive the vehicle during the starting range. The drive of the vehicle according to the invention is then taken over by the axle, which is in drive connection with the "compound-split transmission" when the "compound-split transmission" can be operated with a favorable efficiency. According to the invention can be positively influenced on the weight distribution of the vehicle, since the compound-split transmission used is not larger and heavier, since no additional translation for the starting range must be provided, but rather thereby a better weight distribution is achieved in the vehicle in that a third electric machine is arranged on the axis opposite the compound-split transmission. Furthermore, an all-wheel drive of a vehicle can be realized according to the invention in a conceivably simple manner or, according to the invention, two electric machines can also be arranged on the further axle opposite the "compound-split" transmission, in order, for. B. represent torque vectoring as a driving dynamics measure.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind den unabhängigen Patentansprüchen und dem folgenden Ausführungsbeispiel zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the present invention can be taken from the independent patent claims and the following exemplary embodiment.

Hierbei zeigen:Hereby show:

1: eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Fahrzeuges mit einer mittels eines „Compound-Split-Getriebes” angetriebenen Achse, 1 FIG. 2: a schematic representation of the structure of a vehicle with an axle driven by means of a "compound split transmission", FIG.

2: eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Fahrzeuges mit einer mittels eines „Compound-Split-Getriebes” sowie einer zusätzlich dazu angetriebenen Achse, 2 : a schematic representation of the structure of a vehicle with a means of a "compound split transmission" and an additionally driven axis,

3: eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Fahrzeuges mit einer mittels eines „Compound-Split-Getriebes” angetriebenen Achse sowie einer zusätzlich dazu angetriebenen Achse für einen elektrischen Betriebsmodus, 3 : a schematic representation of the structure of a vehicle with an axis driven by a "compound split transmission" and an additionally driven axis for an electrical operating mode,

4: eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Fahrzeuges mit einer mittels eines „Compound-Split-Getriebes” angetriebenen Achse sowie einer zusätzlich dazu angetriebenen Achse für einen seriellen Betriebsmodus, 4 1 is a schematic representation of the structure of a vehicle having an axle driven by a compound split transmission and an additionally driven axle for a serial operating mode;

5: eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Fahrzeuges mit einer mittels eines „Compound-Split-Getriebes” angetriebenen Achse sowie einer zusätzlich dazu angetriebenen Achse für einen leistungsverzweigten Betriebsmodus, 5 1 is a schematic representation of the structure of a vehicle having an axle driven by a compound split transmission and an additionally driven axle for a power split operating mode;

6: eine schematische Darstellung einer Steuerung der verschiedenen Betriebsmodi der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges. 6 : A schematic representation of a control of the various operating modes of the device according to the invention for driving a vehicle.

Wie in 1 dargestellt, kann ein Fahrzeug zum Antrieb eine Verbrennungskraftmaschine VKM sowie ein „Compound-Split-Getriebe” umfassen. Das „Compound-Split-Getriebe” umfasst eine erste elektrische Maschine EM1 und eine zweite elektrische Maschine EM2, die über zwei Planetengetriebe mit der Verbrennungskraftmaschine VKM und über eine Antriebswelle mit der angetriebenen Achse des Fahrzeuges verbunden sind. Die erste elektrische Maschine EM1 und die zweite elektrische Maschine EM2 sind mit einer Leistungselektronik verbunden. Die Leistungselektronik ist mit einer Batterie und mit einer Steuerung verbunden. Die Verbrennungskraftmaschine VKM ist insbesondere mit dem Hohlrad H des ersten Planetengetriebes des „Compound-Split-Getriebes” antriebsverbunden. Die erste elektrische Maschine EM1 ist mit dem Sonnenrad S des ersten Planetengetriebes antriebsverbunden. Der Steg St des ersten Planetengetriebes ist mit dem Steg St des zweiten Planetengetriebes antriebsverbunden, wie durch den Punkt in 1 dargestellt bzw. kann der Steg St einteilig aufgebaut sein und in beide Planetengetriebe eingreifen. Die zweite elektrische Maschine EM2 ist mit dem Sonnenrad S des zweiten Planetengetriebes antriebsverbunden. Das Hohlrad des zweiten Planetengetriebes ist mit dem Sonnenrad S des ersten Planetengetriebes antriebsverbunden, wie durch den Punkt in 1 dargestellt bzw. können das Sonnenrad S des ersten Planetengetriebes und das Hohlrad des zweiten Planetengetriebes einteilig ausgeführt sein. Wie in 1 dargestellt, kann das beschriebene Antriebssystem derart betrieben werden, dass die Verbrennungskraftmaschine ein Drehmoment M bei einer bestimmten Drehzahl ωVKM abgibt und über das erste Planetengetriebe die erste elektrische Maschine EM1 antreibt, die generatorisch arbeitet und bei einer bestimmten Drehzahl ωEM1 ein Drehmoment M aufnimmt und über die Leistungselektronik elektrische Energie zu der Batterie und/oder der motorisch arbeitenden zweiten elektrischen Maschine EM2 liefert. Die zweite elektrische Maschine EM2 arbeitet motorisch und bezieht dazu von der Leistungselektronik elektrische Energie, sei es aus der Batterie oder von der generatorisch arbeitenden ersten elektrischen Maschine EM1. Die zweite elektrische Maschine EM2 gibt ein Drehmoment M bei einer bestimmten Drehzahl ωEM2 an das Sonnenrad S des zweiten Planetengetriebes ab. Das Hohlrad H des zweiten Planetengetriebes stützt sich über die vorgenannte Kopplung auf dem Sonnenrad S des ersten Planetengetriebes ab. Über den Steg St des ersten Planetengetriebes und den Steg St des zweiten Planetengetriebes, die wie beschrieben miteinander drehverbunden sind, wird ein Drehmoment M bei einer bestimmten Drehzahl ωAntrieb auf eine Antriebswelle übertragen, so dass das Fahrzeug, wie allgemein bekannt, mittels den an der angetriebenen Achse angeordneten Rädern angetrieben wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst nun zusätzlich zu den vorgenannten Merkmalen, wie in 2 gezeigt, eine weitere angetriebene Achse. Natürlich kann ein Fahrzeug mehr als zwei Achsen umfassen. Von Bedeutung ist es jedoch erfindungsgemäß nur, dass mindestens eine weitere angetriebene Achse vorgesehen ist. Die weitere angetriebene Achse gemäß 2 wird erfindungsgemäß von einer dritten elektrischen Maschine EM3 angetrieben oder kann im Sinne eines rekuperativen Betriebs das Fahrzeug abbremsen. Auch die dritte elektrische Maschine EM3 ist mit der Leistungselektronik verbunden, wobei, wie bei der ersten elektrischen Maschine EM1 und der zweiten elektrischen Maschine EM2 ebenfalls möglich, elektrische Energie im generatorischen Betrieb der jeweiligen elektrischen Maschine EM1, EM2 oder EM3 zu der Leistungselektronik geleitet werden kann. Die dritte elektrische Maschine EM3 ist, wie die anderen beiden elektrischen Maschinen EM1 und EM2 auch, so mit der Leistungselektronik verbunden, dass über die Leistungselektronik elektrische Energie von der Batterie bezogen werden kann. Die dritte elektrische Maschine EM3 kann auch über ein Übersetzungsgetriebe mit der weiteren angetriebenen Achse bzw. den daran angeordneten Antriebsrädern verbunden sein. Wie in 2 weiterhin gezeigt, kann erfindungsgemäß mittels einer ersten Kupplung die über das „Compound-Split-Getriebe” angetriebene Antriebsachse von den gekoppelten Stegen St des „Compound-Split-Getriebes” getrennt werden. Wie weiterhin in 2 gezeigt, können mittels einer zweiten Kupplung die beiden gekoppelten Stege St der beiden Planetengetriebe des „Compound-Split-Getriebes” fest mit dem Gehäuse des „Compound-Split-Getriebes” verbunden werden, so dass diese keine Drehbewegung mehr ausführen können. Ist die erste Kupplung geöffnet und ist somit die über das „Compound-Split-Getriebe” angetriebene Antriebsachse von den gekoppelten Stegen St des „Compound-Split-Getriebes” getrennt und die zweite Kupplung geschlossen und somit die beiden gekoppelten Stege St der beiden Planetengetriebe des „Compound-Split-Getriebes” fest mit dem Gehäuse des „Compound-Split-Getriebes” verbunden, dann kann ein so genannter serieller Betriebsmodus des Fahrzeuges dadurch durchgeführt werden, dass die erste elektrische Maschine EM1 und die zweite elektrische Maschine EM2, jeweils generatorisch, über die beiden Planetengetriebe angetrieben werden, wobei die beiden Planetengetriebe, angetrieben von der Verbrennungskraftmaschine VKM, dann lediglich als feste Übersetzung funktionieren, wobei die beiden elektrischen Maschinen EM1, EM2 elektrische Energie zu der Leistungselektronik liefern und weiterhin mittels der dritten elektrischen Maschine EM3 das Fahrzeug angetrieben wird, wobei die dritte elektrische Maschine EM3 die dafür benötigte elektrische Energie über die Leistungselektronik aus der Batterie und/oder einer oder beiden generatorisch arbeitenden elektrischen Maschinen EM1, EM2 bezieht.As in 1 1, a vehicle for driving may include an internal combustion engine VKM and a compound-split transmission. The "compound-split transmission" comprises a first electric machine EM1 and a second electric machine EM2, which are connected via two planetary gears with the internal combustion engine VKM and via a drive shaft with the driven axle of the vehicle. The first electric machine EM1 and the second electric machine EM2 are connected to power electronics. The power electronics are connected to a battery and a controller. The Internal combustion engine VKM is in particular drivingly connected to the ring gear H of the first planetary gear of the "compound split transmission". The first electric machine EM1 is drive-connected to the sun gear S of the first planetary gear. The web St of the first planetary gear is drivingly connected to the web St of the second planetary gear, as indicated by the point in 1 represented or the web St can be constructed in one piece and engage in both planetary gear. The second electric machine EM2 is drive-connected to the sun gear S of the second planetary gear. The ring gear of the second planetary gear is drivingly connected to the sun gear S of the first planetary gear, as indicated by the point in 1 illustrated or the sun gear S of the first planetary gear and the ring gear of the second planetary gear can be made in one piece. As in 1 illustrated, the described drive system can be operated such that the internal combustion engine outputs a torque M at a certain speed ω VKM and drives the first electric machine EM1 via the first planetary gear, which operates as a generator and at a certain speed ω EM1 receives a torque M and via the power electronics electrical energy to the battery and / or the motor-operated second electric machine EM2 supplies. The second electric machine EM2 works by motor and draws from the power electronics electrical energy, be it from the battery or from the generator-operated first electric machine EM1. The second electric machine EM2 outputs a torque M at a certain speed ω EM2 to the sun gear S of the second planetary gear. The ring gear H of the second planetary gear is supported via the aforementioned coupling on the sun gear S of the first planetary gear. Via the web St of the first planetary gear and the web St of the second planetary gear, which are rotationally connected together as described, a torque M at a certain speed ω drive is transmitted to a drive shaft, so that the vehicle, as is well known, by means of the at driven axle arranged wheels is driven. The device according to the invention now comprises, in addition to the aforementioned features, as in 2 shown another driven axle. Of course, a vehicle may include more than two axes. It is important according to the invention, however, only that at least one further driven axle is provided. The further driven axle according to 2 According to the invention, it is driven by a third electric machine EM3 or can decelerate the vehicle in the sense of a recuperative operation. Also, the third electric machine EM3 is connected to the power electronics, which, as in the first electric machine EM1 and the second electric machine EM2 also possible, electrical energy can be routed to the power electronics in the regenerative operation of the respective electric machine EM1, EM2 or EM3 , The third electric machine EM3, like the other two electric machines EM1 and EM2 also, is connected to the power electronics such that electrical power can be obtained from the battery via the power electronics. The third electric machine EM3 can also be connected via a transmission gear to the further driven axle or the drive wheels arranged thereon. As in 2 Furthermore, according to the invention, the drive axle driven via the "compound split transmission" can be separated from the coupled webs St of the "compound split transmission" by means of a first clutch. As continues in 2 shown, by means of a second clutch, the two coupled webs St of the two planetary gear of the "compound split gear" can be firmly connected to the housing of the "compound split gear", so that they can no longer perform rotary motion. If the first clutch is open and thus the drive axle driven via the "compound-split transmission" is separated from the coupled webs St of the "compound split transmission" and the second clutch is closed and thus the two coupled webs St of the two planetary gears of the "Compound-split transmission" firmly connected to the housing of the "compound split transmission", then a so-called serial operating mode of the vehicle can be carried out by the fact that the first electric machine EM1 and the second electric machine EM2, each regeneratively, are driven by the two planetary gear, wherein the two planetary gear, driven by the internal combustion engine VKM, then only function as a fixed translation, the two electric machines EM1, EM2 provide electrical power to the power electronics and further driven by the third electric machine EM3 the vehicle is, the d ritte electrical machine EM3 the required electrical energy via the power electronics from the battery and / or one or both regenerative electrical machines EM1, EM2 relates.

Wie in 3 gezeigt, kann das Fahrzeug insbesondere zum Anfahren, also in dem Anfahrbereich, in dem das „Compound-Split-Getriebe” nicht wirtschaftlich arbeitet, allein mittels der dritten elektrischen Maschine EM3 in einem so genannten elektrischen Betriebsmodus angetrieben werden. Hierzu ist die erste Kupplung geöffnet bzw. die von dem „Compound-Split-Getriebe” angetriebene Antriebsachse ist von den gekoppelten Stegen St des „Compound-Split-Getriebes” getrennt. Die zweite Kupplung ist bevorzugt geöffnet bzw. können die gekoppelten Stege St der beiden Planetengetriebe umlaufen, wobei die zweite Kupplung auch geschlossen sein kann, da weder die Verbrennungskraftmaschine VKM, noch die erste elektrische Maschine EM1 und zweite elektrische Maschine EM2 aktiv sind. Dieser Betriebsmodus dient bevorzugt nur zum Anfahren des Fahrzeuges bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit, ab der dann ein wirtschaftlicher Antrieb des Fahrzeuges mittels des „Compound-Split-Getriebes”, d. h. mittels der Verbrennungskraftmaschine VKM, der ersten elektrischen Maschine EM1 und/oder der zweiten elektrischen Maschine EM2 erfolgen kann. Dieser Betriebsmodus kann aber auch als zuschaltbarer Allradantrieb zur Steigerung der Fahrtraktion dienen, was besonders interessant für Fahrzeuge im Premiumsektor ist, insofern die erste Kupplung und die zweite Kupplung geschlossen sind und die erste elektrische Maschine EM1 generatorisch und/oder die zweite elektrische Maschine EM2 neben der dritten elektrischen Maschine EM3 motorisch betrieben werden. Liegt der Ladezustand der Batterie unterhalb eines bestimmten Wertes, kann das Fahrzeug auch mit einem so genannten seriellen Betriebsmodus betrieben werden, der im weiteren Verlauf genauer beschrieben wird. Der elektrische Betriebsmodus ist im wesentlichen für kurze Strecken gedacht. D. h. der elektrische Betriebsmodus ist bevorzugt dazu gedacht, eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu erreichen, bei der das Fahrzeug mittels des „Compound-Split-Getriebes” möglichst wirtschaftlich betrieben werden kann. Da ein serieller Betriebsmodus mit dieser Antriebstopologie einfach zu realisieren ist, ist ein Plug-In Hybrid auch sehr leicht denkbar, was zu einer deutlich Steigerung der elektrischen Reichweite führt, d. h. das Fahrzeug startet im rein elektrischen Betriebsmodus (depleting-mode) und der elektrische Speicher wird bei Bedarf im seriellen Betriebsmodus während der Fahrt nachgeladen (charging-mode).As in 3 In particular, for starting up, that is to say in the starting region in which the "compound-split transmission" does not operate economically, the vehicle can be driven solely by means of the third electric machine EM3 in a so-called electrical operating mode. For this purpose, the first clutch is opened or driven by the "compound split transmission" drive axle is separated from the coupled webs St of the "compound split transmission". The second clutch is preferably open or can rotate around the coupled webs St of the two planetary gear, the second clutch also closed can be, since neither the internal combustion engine VKM, nor the first electric machine EM1 and second electric machine EM2 are active. This operating mode is preferably used only for starting the vehicle up to a certain speed, from then an economical drive of the vehicle by means of the "compound split transmission", ie by means of the internal combustion engine VKM, the first electric machine EM1 and / or the second electric Machine EM2 can be done. This operating mode can also serve as a switchable four-wheel drive to increase the traction, which is particularly interesting for vehicles in the premium sector, insofar as the first clutch and the second clutch are closed and the first electric machine EM1 generator and / or the second electric machine EM2 next to third electric machine EM3 be operated by a motor. If the state of charge of the battery is below a certain value, the vehicle can also be operated with a so-called serial operating mode, which will be described in more detail below. The electrical mode of operation is intended essentially for short distances. Ie. the electrical operating mode is preferably intended to achieve a speed of the vehicle, in which the vehicle can be operated as economically as possible by means of the "compound split transmission". Since a serial operating mode with this drive topology is easy to implement, a plug-in hybrid is also very easily conceivable, which leads to a significant increase in the electrical range, ie the vehicle starts in pure electrical operation mode (depleting-mode) and the electrical storage If required, it is charged in the serial operating mode while driving (charging-mode).

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung gemäß 4 kann im seriellen Betriebsmodus über ein festes, durch das erste Planetengetriebe mit stillstehendem Steg St vorgegebenes Übersetzungsverhältnis von der ersten elektrischen Maschine EM1 ein Drehmoment M von der Verbrennungskraftmaschine VKM bei einer Drehzahl ωEM1 abgenommen werden, um den verbrauchsineffizienten Teillastbereich der Verbrennungskraftmaschine VKM zu vermeiden und den elektrischen Speicher zu laden, d. h. um eine Vorgabe für dessen Ladezustand einzuhalten, d. h. die Abnahme des Momentes M von der Verbrennungskraftmaschine VKM zum generatorischen Betrieb der ersten elektrischen Maschine EM1 kann erfindungsgemäß in Abhängigkeit des Ladezustandes der Batterie erfolgen. Mittels der zweiten elektrischen Maschine EM2 kann bei ebenfalls stillstehendem Steg St des zweiten Planetengetriebes zur Drehzahleinstellung der Verbrennungskraftmaschine VKM ein zusätzliches Moment M von der VKM bei einer Drehzahl ωEM2 abgenommen bzw. aufgebracht werden werden. Für den seriellen Betriebsmodus ist, wie in 4 dargestellt, eine zweite Kupplung vorgesehen, mit der die beiden gekoppelten Stege St der beiden Planetengetriebe des „Compound-Split-Getriebes” fest mit dem Gehäuse des „Compound-Split-Getriebes” für den seriellen Betriebsmodus verbunden werden, so dass diese keine Drehbewegung mehr ausführen können. D. h. es erfolgt ein Verlust eines Freiheitsgrades durch das Bremsen der Stege St, sonst wäre die Steuerung/Regelung nicht möglich. Ferner ist im seriellen Betriebsmodus die erste Kupplung geöffnet, so dass kein Antrieb der sonst mittels des „Compound-Split-Getriebes” angetriebenen Achse bzw. der damit verbundenen Antriebsräder erfolgt. In dem seriellen Betriebsmodus werden also die beiden elektrischen Maschinen EM1 und EM2 von der Verbrennungskraftmaschine VKM angetrieben, so dass elektrische Energie zur Ladung der Batterie und/oder zum motorischen Betrieb der dritten elektrischen Maschine EM3 zum Antrieb der weiteren Achse des Fahrzeuges und somit dem Antrieb des Fahrzeuges zur Verfügung steht. Der serielle Betriebsmodus wird bevorzugt immer dann benötigt, wenn das Fahrzeug aus dem elektrischen Betriebsmodus gemäß 3 nicht innerhalb einer bestimmten Zeit auf eine bestimmte Umschaltgeschwindigkeit, also eine Geschwindigkeit beschleunigt wurde, bei der das Fahrzeug wieder mittels des „Compound-Split-Getriebes” wirtschaftlich angetrieben werden kann oder wird zum Aufladen des elektrischen Speichers im Plug-In Betrieb genutzt.In an embodiment of the present invention according to 4 can in the serial mode of operation via a fixed, predetermined by the first planetary gear with stationary web St gear ratio of the first electric machine EM1 torque M from the internal combustion engine VKM at a speed ω EM1 be removed to avoid the consumption- inefficient partial load range of the internal combustion engine VKM and the to load electrical storage, ie to comply with a specification for the state of charge, ie the decrease of the torque M of the internal combustion engine VKM for regenerative operation of the first electric machine EM1 can be carried out according to the invention in dependence of the state of charge of the battery. By means of the second electric machine EM2, an additional moment M can also be removed or applied by the VKM at a rotational speed ω EM2 in the case of a likewise stationary web St of the second planetary gear for setting the rotational speed of the internal combustion engine VKM. For the serial mode of operation, as in 4 shown, a second clutch provided, with which the two coupled webs St of the two planetary gear of the "compound split transmission" are firmly connected to the housing of the "compound split transmission" for the serial mode of operation, so that they no more rotational movement can execute. Ie. There is a loss of a degree of freedom by braking the webs St, otherwise the control would not be possible. Furthermore, in the serial operating mode, the first clutch is opened so that there is no drive of the otherwise driven by the "compound split transmission" axis or the associated drive wheels. In the serial operating mode, therefore, the two electric machines EM1 and EM2 are driven by the internal combustion engine VKM, so that electrical energy for charging the battery and / or motor operation of the third electric machine EM3 for driving the further axis of the vehicle and thus the drive of the Vehicle is available. The serial operating mode is preferably always required when the vehicle is in accordance with the electrical operating mode 3 has not been accelerated within a certain time to a certain switching speed, ie a speed at which the vehicle can be economically driven again by means of the "compound split transmission" or is used to charge the electrical storage in plug-in operation.

Wie in 5 dargestellt, kann das Fahrzeug natürlich auch in einem so genannten leistungsverzweigten Betriebsmodus betrieben werden. Dieser Betriebsmodus deckt bevorzugt den Geschwindigkeitsbereich oberhalb der Umschaltgeschwindigkeit ab, ab der erfindungsgemäß der elektrische Betriebsmodus gemäß 3, bei dem das Fahrzeug allein mittels der dritten elektrischen Maschine EM3 angetrieben wird, nicht mehr am wirtschaftlichsten ist. D. h. dadurch, dass der ungünstige Anfahrbereich durch den elektrischen Betriebsmodus bzw. den seriellen Betriebsmodus abgedeckt ist, kann eine Leistungsverzweigung mittels des „Compound-Split-Getriebes” gering gehalten werden, was sich günstig auf die Dimensionierung der benötigten beiden elektrischen Maschinen EM1 und EM2 auswirkt. Für den leistungsverzweigten Betriebsmodus gemäß 5 ist die erste Kupplung geschlossen und die zweite Kupplung geöffnet, so dass die Stege St der beiden Planetengetriebe des „Compound-Split-Getriebes” mit der Antriebsachse zum Antrieb des Fahrzeuges verbunden sind. Die Verbrennungskraftmaschine VKM gibt dabei ein Drehmoment M bei einer bestimmten Drehzahl ωVKM an das erste Planetengetriebe ab, wobei die erste elektrische Maschine EM1 ein Drehmoment M bei einer bestimmten Drehzahl ωEM1 aufnimmt und im generatorischen Betrieb elektrische Energie zu der Leistungselektronik liefert, wobei diese elektrische Energie zum Antrieb der zweiten elektrischen Maschine EM2 mit einem bestimmten Drehmoment M bei einer bestimmten Drehzahl ωEM2 dieser zugeführt wird und/oder der Batterie zur Ladung und/oder zum zusätzlichen Antrieb des Fahrzeuges mittels der weiteren Achse im Sinne eines Allradantriebes des Fahrzeuges der dritten elektrischen Maschine EM3 zugeführt wird.As in 5 illustrated, the vehicle can of course be operated in a so-called power-split mode of operation. This operating mode preferably covers the speed range above the switching speed, starting from the electric operating mode according to the invention 3 in which the vehicle is driven solely by means of the third electric machine EM3 is no longer the most economical. Ie. Due to the fact that the unfavorable starting range is covered by the electrical operating mode or the serial operating mode, a power split by means of the "compound split transmission" can be kept low, which has a favorable effect on the dimensioning of the required two electric machines EM1 and EM2. For the power split mode according to 5 the first clutch is closed and the second clutch is opened, so that the webs St of the two planetary gearboxes of the "compound split gearbox" are connected to the drive axle for driving the vehicle. The internal combustion engine VKM outputs a torque M at a certain speed ω VKM to the first planetary gear, wherein the first electric machine EM1 receives a torque M at a certain speed ω EM1 and supplies electrical power to the power electronics in generator operation, said electric Energy to drive the second electric machine EM2 with a certain torque M at a certain speed ω EM2 this is supplied and / or the battery for charging and / or additional drive of the vehicle by means of the further axis in the sense of an all-wheel drive of the vehicle of the third electric machine EM3 is supplied.

Natürlich kann die dritte elektrische Maschine auch zur Rekuperation, verwendet werden, d. h. beispielsweise im Schubbetrieb des Fahrzeuges bzw. beim Abbremsen des Fahrzeuges wird dazu die dritte elektrische Maschine EM3 in Abhängigkeit der Betätigung des Bremspedals des Fahrzeuges generatorisch betrieben, so dass elektrische Energie von der dritten elektrischen Maschine EM3 zu der Leistungselektronik und von dort zur Batterie geliefert werden kann. Eine Rekuperation im leistungsverzweigten Betriebsmodus kann systembedingt nicht möglich sein, so dass beim Rekuperieren entweder in den rein elektrischen oder seriellen Betriebsmodus gewechselt werden muss.Of course, the third electric machine can also be used for recuperation, d. H. For example, in overrun operation of the vehicle or when braking the vehicle to the third electric machine EM3 is operated as a function of the operation of the brake pedal of the vehicle as a generator, so that electrical energy can be supplied from the third electric machine EM3 to the power electronics and from there to the battery , A recuperation in the power-split mode of operation may not be possible due to the system, so that when recuperating either the purely electrical or serial mode of operation must be changed.

Erfindungsgemäß kann im leistungsverzweigten Betriebsmodus für eine Traktionsunterstützung ein bedarfsgerechtes Allradmanagement erfolgen, wobei die Verbrennungskraftmaschine VKM motorisch, die erste elektrischen Maschine EM1 generatorisch, die zweite elektrische Maschine EM2 generatorisch oder motorisch und die dritte elektrische Maschine EM3 motorisch betrieben wird.According to the invention, a demand-oriented all-wheel management can be carried out in the power-split operating mode for traction assistance, the internal combustion engine VKM being driven by a motor, the first electric machine EM1 being regenerated, the second electric machine EM 2 being operated as a generator or a motor, and the third electric machine EM 3 being operated by a motor.

Gemäß 6 ist der Ablauf einer möglichen Steuerung der verschiedenen Betriebsmodi eines Fahrzeuges mit den Merkmalen gemäß den oben beschriebenen 3 bis 5 gezeigt. Zur Berechnung der Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug,Antrieb wird einem Block 1 die z. B. mittels eines induktiven Sensors gemessene Drehzahl ωAntrieb der Antriebswelle, die zwischen dem „Compound-Split-Getriebe” und der durch das „Compound-Split-Getriebe” angetriebenen Achse angeordnet ist, zugeführt. Weiterhin wird z. B. mittels eines induktiven Sensors eine gemessene Raddrehzahl bzw. eine daraus abgeleitete tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug in einem Block 2 mit einer minimalen Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug,min verglichen. Oberhalb dieser minimalen Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug,min ist ein Antrieb des Fahrzeuges mittels des „Compound-Split-Getriebes” günstig. Weiterhin wird der aktuelle Ladezustand der Batterie SOC in einem Block 3 mit einem Minimalwert SOCmin verglichen, wobei, wenn der Minimalwert SOCmin unterschritten wird, ein Laden der Batterie erforderlich ist. Durch die genannten Verknüpfungen kann nun in Verbindung mit einer in Block 4 gezeigten bistabilen Kippstufe eine Bestimmung und Speicherung verschiedener Zustände 1 bis 3 erfolgen. Ist beispielsweise die tatsächliche gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug gemäß dem Vergleich in Block 2 größer als die minimale Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug,min erfolgt eine Gegenüberstellung der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug mit der in Abhängigkeit der gemessenen Drehzahl ωAntrieb der Antriebswelle berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug,Antrieb gemäß Block 1. Sind diese beiden Geschwindigkeiten gleich groß, dann erfolgt mittels der bistabilen Kippstufe in Block 4 ein Setzen eines Zustandes 1. Dieser Zustand 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass ein leistungsverzweigter Betrieb des Fahrzeuges, wie in 5 beschrieben, erfolgt, wobei die dritte elektrische Maschine EM3 prinzipiell ausgeschaltet ist, aber bei erhöhtem Fahrleistungsbedarf ein Teil der Bedarfsleistung übernehmen kann, sowie die erste Kupplung geschlossen ist, die zweite Kupplung geöffnet ist und Hauptantrieb eingeschaltet ist, wobei „Hauptantrieb” bedeutet, dass die Verbrennungskraftmaschine VKM, die erste elektrische Maschine EM1 und die zweite elektrische Maschine EM2 aktiv sind, d. h. das Fahrzeug wird mittels des „Compound-Split-Getriebes” angetrieben, welches in diesem Bereich wirtschaftlich arbeitet. Ist jedoch die tatsächliche gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug gemäß dem Vergleich in Block 2 kleiner als die minimale Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug,min erfolgt ein Rücksetzen des Zustandes 1, da der Eingang R der bistabilen Kippstufe eine Negation aufweist. Vielmehr wird nun der Zustand 2 gesetzt, da an einem Negator die (negative) Information anliegt, dass die tatsächliche gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug gemäß dem Vergleich in Block 2 kleiner als die minimale Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug,min ist bzw. an einer NICHT-UND-Verknüpfung sowohl diese (negative) Information als auch die (negative) Information als Ausgang einer UND-Verknüpfung zwischen dem Ergebnis des Vergleichs aus Block 2 und Block 3 anliegt, nämlich dass der aktuelle Ladezustand der Batterie SOC gemäß Block 3 oberhalb des Minimalwertes SOCmin liegt und folglich kein Laden der Batterie erforderlich ist. Der Zustand 2 ist nun dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptantrieb ausgeschaltet wird, d. h. die Verbrennungskraftmaschine VKM und die beiden elektrischen Maschinen EM1, EM2 werden deaktiviert und dass die dritte elektrische Maschine eingeschaltet wird sowie die erste Kupplung geöffnet wird. Infolgedessen ist somit der elektrische Betriebsmodus des Fahrzeuges gemäß 3 aktiv. Liegt dem hingegen der aktuelle Ladezustand der Batterie SOC gemäß Block 3 unterhalb des Minimalwertes SOCmin und ist folglich ein Laden der Batterie erforderlich und ist weiterhin die tatsächlich gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug gemäß dem Vergleich in Block 2 kleiner als die minimale Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug,min, wird gemäß der somit erfüllten (positiven) UND-Verknüpfung der Zustand 3 gesetzt. Zustand 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung geschlossen wird, die erste Kupplung geöffnet bleibt und der Hauptantrieb, d. h. die Verbrennungskraftmaschine VKM und die elektrischen Maschinen EM1, EM2 und EM3 werden aktiviert, so dass der serielle Betriebsmodus gemäß 4 aktiv ist.According to 6 is the sequence of a possible control of the various operating modes of a vehicle with the features according to the above-described 3 to 5 shown. To calculate the vehicle speed v vehicle, drive becomes a block 1 the z. B. measured by an inductive sensor speed ω drive the drive shaft, which is arranged between the "compound-split transmission" and the axis driven by the "compound-split transmission" axis supplied. Furthermore, z. B. by means of an inductive sensor, a measured wheel speed or derived therefrom actual vehicle speed v vehicle in a block 2 compared with a minimum vehicle speed v vehicle, min . Above this minimum vehicle speed v vehicle, min is a drive of the vehicle by means of the "compound split transmission" low. Furthermore, the current state of charge of the battery SOC in a block 3 is compared with a minimum value SOC min , wherein, when the minimum value SOC min is undershot, a charging of the battery is required. Through the said links can now be used in conjunction with a block 4 a determination and storage of various states 1 to 3 are carried out shown bistable multivibrator. For example, if the actual measured vehicle speed v is the vehicle according to the comparison in block 2 greater than the minimum vehicle speed v vehicle, min is a comparison of the measured vehicle speed v vehicle with the calculated depending on the measured speed ω drive the drive shaft vehicle speed v vehicle, drive block 1 , If these two speeds are the same, then the block is triggered by means of the bistable flip-flop 4 a setting of a state 1. This state 1 is characterized in that a power-split operation of the vehicle, as in 5 described, is, wherein the third electric machine EM3 is switched off in principle, but can take over part of the demand performance with increased driving power requirement, and the first clutch is closed, the second clutch is open and main drive is turned on, where "main drive" means that Internal combustion engine VKM, the first electric machine EM1 and the second electric machine EM2 are active, that is, the vehicle is driven by means of the "compound split transmission", which operates economically in this area. However, if the actual measured vehicle speed v is the vehicle according to the comparison in block 2 less than the minimum vehicle speed V vehicle, min resets the state 1, since the input R of the bistable multivibrator has a negation. Rather, the state 2 is now set, because at a negator the (negative) information is present that the actual measured vehicle speed v vehicle according to the comparison in block 2 less than the minimum vehicle speed v vehicle, min is at a NAND operation both this (negative) information and the (negative) information as the output of an AND operation between the result of the comparison from block 2 and block 3 is present, namely that the current state of charge of the battery SOC according to block 3 is above the minimum value SOC min and consequently no charging of the battery is required. The state 2 is now characterized in that the main drive is turned off, ie the internal combustion engine VKM and the two electric machines EM1, EM2 are deactivated and that the third electric machine is turned on and the first clutch is opened. As a result, thus the electric operating mode of the vehicle according to 3 active. On the other hand, if the current state of charge of the battery SOC is in block 3 below the minimum value SOC min and consequently charging of the battery is required and continues to be the actually measured vehicle speed v vehicle according to the comparison in block 2 less than the minimum vehicle speed v vehicle, min , state 3 is set in accordance with the thus-satisfied (positive) AND operation. State 3 is characterized in that the second clutch is closed, the first clutch remains open and the main drive, ie the internal combustion engine VKM and the electric machines EM1, EM2 and EM3 are activated, so that the serial operating mode according to 4 is active.

Zu 6 ist anzumerken, dass die beschriebene Start-/Stopp-Logik für die Bestimmung des hybridischen (seriell und leistungsverzweigt) und des elektrischen Fahrbetriebs vom Fahrpedal entkoppelt ist, weil das Fahrpedal und somit das Fahrerwunschmoment sich systembedingt nicht direkt auswirken kann. Umgeschaltet wird beim Erreichen einer Geschwindigkeitsschwelle. Daraus resultiert, dass die Start-/Stopp-Logik im Vergleich zum Parallelhybrid sehr vereinfacht ist. Es entsteht systembedingt kein Start-/Stopp-Toggeln infolge von schnellen Fahrerwunschänderungen. Das Fahrverhalten wird harmonischer aber unsportlicher. Ferner ist nur das Anfahr-Beschleunigungsvermögen im unteren Geschwindigkeitsbereich von der Dimensionierung der Elektrischen Maschine EM3 abhängig. Ausserdem ist bei einer Kickdown-Beschleunigung systembedingt ein Zuschalten des Verbrennungsmotors VM erst ab der Umschaltgeschwindigkeit möglich.To 6 It should be noted that the described start / stop logic for the determination of the hybrid (serial and power split) and the electric driving operation is decoupled from the accelerator pedal, because the accelerator pedal and thus the driver's desired torque systemally can not directly affect. Switches when reaching a speed threshold. As a result, the start / stop logic is very simplified compared to the parallel hybrid. Due to the system, there is no start / stop toggling as a result of rapid driver changes. The driving behavior becomes more harmonious but unsportsmanlike. Furthermore, only the starting acceleration capacity in the lower speed range depends on the dimensioning of the electric machine EM3. In addition, for a system-induced kickdown acceleration, a connection of the internal combustion engine VM is only possible from the switching speed.

Claims (3)

Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges mit einer Verbrennungskraftmaschine (VKM), einem Compound-Split-Getriebe und einer Batterie, wobei das Compound-Split-Getriebe eine erste elektrische Maschine (EM1), eine zweite elektrische Maschine (EM2), ein erstes Planetengetriebe und ein zweites Planetengetriebe umfasst, wobei die Verbrennungskraftmaschine (VKM), die erste elektrische Maschine (EM1) und die zweite elektrische Maschine (EM2) über das erste und das zweite Planetengetriebe mit den Rädern einer ersten Achse des Fahrzeuges antriebsverbunden sind, wobei eine weitere Achse des Fahrzeuges mit einer dritten elektrischen Maschine (EM3) oder mehreren elektrischen Maschinen antriebsverbunden ist, wobei mittels einer ersten Kupplung die erste Achse des Fahrzeuges von dem ersten und dem zweiten Planetengetriebe getrennt werden kann, so dass mittels der dritten elektrischen Maschine (EM3) oder den mehreren elektrischen Maschinen die weitere Achse des Fahrzeuges angetrieben werden kann, die nicht mit dem Compound-Split-Getriebe in Antriebsverbindung steht, so dass der Anfahrbereich abgedeckt wird, wobei die erste Achse, die mit dem Compound-Split-Getriebe in Antriebsverbindung steht, während des Anfahrbereiches nicht das Fahrzeug antreibt und der Antrieb des Fahrzeuges erst dann von der ersten Achse übernommen werden kann, wenn das Compound-Split-Getriebe mit einem günstigen Wirkungsgrad betrieben werden kann.Device for driving a vehicle with an internal combustion engine (VKM), a compound-split transmission and a battery, wherein the compound-split transmission, a first electric machine (EM1), a second electric machine (EM2), a first planetary gear and a second planetary gear, wherein the internal combustion engine (VKM), the first electric machine (EM1) and the second electric machine (EM2) are drivingly connected via the first and the second planetary gear to the wheels of a first axis of the vehicle, wherein a further axis of the vehicle is drivingly connected to a third electric machine (EM3) or a plurality of electric machines, wherein by means of a first clutch, the first axis of the vehicle from the first and the second planetary gear can be separated, so that by means of the third electric machine (EM3) or the plurality of electric Machines the other axis of the vehicle can be driven, d ie, it is not in drive connection with the compound-split transmission, so that the starting range is covered, wherein the first axis, which is in drive connection with the compound-split transmission, does not drive the vehicle during the starting range and the drive of the vehicle does not can then be adopted from the first axis, if the compound-split transmission can be operated with a favorable efficiency. Verfahren zum Antrieb eines Fahrzeuges mit einer Verbrennungskraftmaschine (VKM), einer ersten elektrischen Maschine (EM1), einer zweiten elektrischen Maschine (EM2), einem ersten Planetengetriebe, einem zweiten Planetengetriebe und einer Batterie, wobei die Verbrennungskraftmaschine (VKM), die erste elektrische Maschine (EM1) und die zweite elektrische Maschine (EM2) über das erste und das zweite Planetengetriebe mit den Rädern einer ersten Achse des Fahrzeuges antriebsverbunden sind, wobei eine weitere Achse des Fahrzeuges mit einer dritten elektrischen Maschine (EM3) oder mehreren elektrischen Maschinen antriebsverbunden ist, wobei mittels einer ersten Kupplung die erste Achse des Fahrzeuges von dem ersten und dem zweiten Planetengetriebe getrennt werden kann, wobei mittels einer zweiten Kupplung die beiden Planetengetriebe derart blockiert werden können, dass diese als feste Übersetzung zwischen der Verbrennungskraftmaschine (VKM), der ersten und der zweiten elektrischen Maschine (EM1, EM2) wirken, wobei wenn der Ladezustand der Batterie unterhalb eines bestimmten Wertes ist, die erste Kupplung derart betätigt wird, dass das Fahrzeug allein mittels der dritten elektrischen Maschine (EM3) oder den mehreren elektrischen Maschinen angetrieben wird und die zweite Kupplung derart betätigt wird, dass die Verbrennungskraftmaschine (VKM) über die beiden Planetengetriebe die erste und die zweite elektrische Maschine (EM1, EM2) generatorisch antreibt, so dass elektrische Energie zum Antrieb der motorisch betriebenen dritten elektrischen Maschine (EM3) oder der mehreren elektrischen Maschinen und gegebenenfalls zusätzlich zum Aufladen der Batterie bereitsteht.Method for driving a vehicle with an internal combustion engine (VKM), a first electric machine (EM1), a second electric machine (EM2), a first planetary gear, a second planetary gear and a battery, wherein the internal combustion engine (VKM), the first electric machine (EM1) and the second electric machine (EM2) are drive-connected to the wheels of a first axle of the vehicle via the first and the second planetary gear, wherein another axle of the vehicle is drive-connected to a third electric machine (EM3) or a plurality of electric machines, wherein by means of a first clutch, the first axis of the vehicle can be separated from the first and the second planetary gear, wherein by means of a second clutch, the two planetary gear can be blocked so that this as a fixed ratio between the internal combustion engine (VKM), the first and the second electric machine ne (EM1, EM2), wherein when the state of charge of the battery is below a certain value, the first clutch is operated so that the vehicle is driven solely by the third electric machine (EM3) or the plurality of electric machines and the second clutch is operated such that the internal combustion engine (VKM) via the two planetary gear drives the first and the second electric machine (EM1, EM2) as a generator, so that electrical energy for driving the motor-driven third electric machine (EM3) or the plurality of electric machines and optionally in addition to charging the battery is ready. Verfahren zum Antrieb eines Fahrzeuges mit einer Verbrennungskraftmaschine (VKM), einer ersten elektrischen Maschine (EM1), einer zweiten elektrischen Maschine (EM2), einem ersten Planetengetriebe, einem zweiten Planetengetriebe und einer Batterie, wobei die Verbrennungskraftmaschine (VKM), die erste elektrische Maschine (EM1) und die zweite elektrische Maschine (EM2) über das erste und das zweite Planetengetriebe mit den Rädern einer ersten Achse des Fahrzeuges antriebsverbunden sind, wobei eine weitere Achse des Fahrzeuges mit einer dritten elektrischen Maschine (EM3) oder mehreren elektrischen Maschinen antriebsverbunden ist, wobei mittels einer ersten Kupplung die erste Achse des Fahrzeuges von dem ersten und dem zweiten Planetengetriebe getrennt werden kann, wobei mittels einer zweiten Kupplung die beiden Planetengetriebe derart blockiert werden können, dass diese als feste Übersetzung zwischen der Verbrennungskraftmaschine (VKM), der ersten und der zweiten elektrischen Maschine (EM1, EM2) wirken, wobei die erste Kupplung oberhalb einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit derart betätigt wird, dass das Fahrzeug über die erste Achse angetrieben wird und die zweite Kupplung derart betätigt wird, dass die beiden Planetengetriebe nicht blockiert werden, so dass das Fahrzeug von der Verbrennungskraftmaschine (VKM) und der zweiten elektrischen Maschine (EM2) oder optional von der dritten elektrischen Maschine (EM3) oder den mehreren elektrischen Maschinen angetrieben wird und die erste elektrische Maschine (EM1) generatorisch betrieben werden kann.Method for driving a vehicle with an internal combustion engine (VKM), a first electric machine (EM1), a second electric machine (EM2), a first planetary gear, a second planetary gear and a battery, wherein the internal combustion engine (VKM), the first electric machine (EM1) and the second electric machine (EM2) are drive-connected to the wheels of a first axle of the vehicle via the first and the second planetary gear, wherein another axle of the vehicle is drive-connected to a third electric machine (EM3) or a plurality of electric machines, wherein by means of a first clutch, the first axis of the vehicle can be separated from the first and the second planetary gear, wherein by means of a second clutch, the two planetary gear can be blocked so that this as a fixed ratio between the internal combustion engine (VKM), the first and the second electric machine ne (EM1, EM2) act, wherein the first clutch is operated above a predetermined vehicle speed such that the vehicle is driven via the first axis and the second clutch is operated so that the two planetary gear are not blocked, so that the vehicle of the internal combustion engine (VKM) and the second electric machine (EM2) or optionally driven by the third electric machine (EM3) or the plurality of electric machines and the first electric machine (EM1) can be operated as a generator.
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