DE102014101733A1 - Hybridfahrzeug mit leistungsverzweigungs- und parallel-hybridgetriebe und verfahren zum steuern desselben - Google Patents

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Abstract

Ein Hybridfahrzeug weist einen Antriebsstrang auf, der ein Getriebe mit einem Planetenradsatz umfasst, das ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweist. Eine Kraftmaschine ist zur Rotation als eine Einheit mit dem ersten Element verbunden. Ein erster Achsantrieb ist funktional mit dem Trägerelement verbindbar und mit der ersten Achse verbunden. Ein erster Motor-Generator ist zur Rotation als eine Einheit mit dem dritten Element verbunden. Ein zweiter Motor-Generator ist funktional zur proportionalen Rotation mit einer der Achsen verbunden. Eine erste Kupplung ist selektiv einrückbar, um irgendwelche zwei der Elemente zur Rotation als eine Einheit miteinander zu verbinden. Der Planetenradsatz stellt ein Verhältnis ins Langsame einer Drehzahl des zweiten Elements zu einer Drehzahl der Kraftmaschine bereit, wenn das Sonnenradelement feststehend ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegenden Lehren betreffen ein Fahrzeug mit einem Hybridgetriebe und ein Verfahren zum Steuern desselben.
  • HINTERGRUND
  • Ein Fahrzeug kann mit einem oder mehreren Vorderrädern und einem oder mehreren Hinterrädern ausgestattet sein. Das Fahrzeug kann mit einer Kraftmaschine ausgestattet sein, die Wellenleistung erzeugt, um das Fahrzeug voranzutreiben. Das Fahrzeug kann mit einem Getriebe zum Umformen von Wellenleistung von dem Ausgang einer Kraftmaschine mit relativ niedrigem Drehmoment und hoher Drehzahl in relativ hohes Drehmoment und niedrige Drehzahl ausgestattet sein, um ein oder mehrere Räder anzutreiben. Das Fahrzeug kann mit Achsen zum Transportieren von Wellenleistung von dem Getriebe zu einem oder mehreren Rädern ausgestattet sein. Es kann vorteilhaft sein, insbesondere im Hinblick auf die mechanische Einfachheit, nur die Vorderräder oder nur die Hinterräder unter Verwendung der Kraftmaschine, des Getriebes und der Achsen anzutreiben. Es kann vorteilhaft sein, insbesondere mit Hinblick auf den Betrieb in einer Vielfalt von Umgebungsbedingungen, alle Räder anzutreiben.
  • Die Kraft zum Vorantreiben eines Räderfahrzeugs, das mit einer stetigen Geschwindigkeit über eine ebene Fläche oder wesentlichen Wind fährt, kann mathematisch unter Verwendung von drei Termen ausgedrückt werden, die mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Beziehung stehen, die üblicherweise als F0, F1 und F2 bezeichnet werden. Die Kraft kann annähernd die Summe aus dem F0-Term, dem F1-Term multipliziert mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, und dem F2-Term, multipliziert mit dem Quadrat der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, sein. Der F0-Term steht mit Trockenreibung in Beziehung, der F1-Term steht mit viskoser Reibung in Beziehung, und der F2-Term steht mit dem Luftwiderstand in Beziehung. Dieser Terme sind theoretisch alle größer als null, und, wenn sie empirisch gefunden werden, werden sie im Allgemeinen auf der Basis von Messungen alle als größer als null berechnet. Somit wird die Kraft zum Vorantreiben des Fahrzeugs mit einer stetigen Geschwindigkeit auf einer ebenen Fläche ohne Wind durch eine Parabelfunktion von dieser Geschwindigkeit angenähert. Das Drehmoment, das erforderlich ist, um das Fahrzeug durch Traktion von einem oder mehreren seiner Räder anzutreiben, wird daher durch eine Parabelfunktion von der Drehzahl der Räder des Fahrzeugs angenähert.
  • Eine Kraftmaschine, die Wellenleistung erzeugt, kann in der Lage sein, über einen Bereich von Abtriebsdrehzahlen und über einen Bereich von Abtriebsdrehmoment Ausgangsleistung zu erzeugen, während Kraftstoff mit einer Rate verbrannt wird, die eine vorhersagbare Funktion von Drehzahl und Drehmoment ist. Zum Beispiel kann eine aktuelle Hubkolben- oder Drehkolbenbrennkraftmaschine in der Lage sein, mit annehmbarer Geschmeidigkeit zu laufen und einen gewissen Betrag an Wellendrehmomentabgabe oberhalb einer Leerlaufdrehzahl zu erzeugen, und kann in der Lage sein, ohne Beschädigung zu laufen und einen gewissen Betrag an Wellendrehmomentabgabe bis zu einer maximalen Drehzahl der Kraftmaschine zu erzeugen. Der Betrag an Wellendrehmomentabgabe von der Beispielkraftmaschine kann von einem Maximalwert bei ihrer Volllast bis null bei geschlossener Drosselklappe bei einer bestimmten Drehzahl variieren. Das maximale Wellendrehmoment, das üblicherweise als ”die Drehmomentkurve” bezeichnet wird, kann einen ähnlichen Betrag besitzen, der über einen Geschwindigkeitsbereich, der Teil des Gesamtgeschwindigkeitsbereich von Leerlaufdrehzahl bis maximale Drehzahl der Kraftmaschine ist, relativ ”flach” sein.
  • Der Betrag an Wellenarbeit, der für einen gegebenen Betrag an verbrauchten Kraftstoff erzeugt wird, der der Wirkungsgrad der Kraftmaschine beim Umwandeln des Potenzials des Kraftstoffs in Wellenarbeit ist, variiert mit dem Betriebsdrehmoment und der Betriebsdrehzahl. Der Wirkungsgrad für eine Kraftmaschine, die Fremdzündung verwendet und den Viertaktzyklen folgt, die auf Otto oder Atkinson zurückzuführen sind, ist im Allgemeinen bei Volllast, d. h. bei maximalem Drehmoment, am größten und nimmt bei einem Ausgangsdrehmoment von null auf einen Wirkungsgrad von null ab, vorausgesetzt, dass das Verhältnis von Kraftstoff und Luft für alle Betriebsbedingungen im Wesentlichen gleich, d. h. ausgeglichen, bleibt. Eine Anreicherung des Gemisches mit zusätzlichem Kraftstoff gestattet im Allgemeinen einen Betrieb mit einem Ausgangsdrehmoment jenseits des Maximums, das mit einem ausgeglichenen oder mageren Gemisch erhalten werden kann, aber der Wirkungsgrad der Kraftmaschine wird durch die Verwendung dieses zusätzlichen Kraftstoffs gesenkt. Für ein Fahrzeug, bei dem Kraftstoffwirkungsgrad und sauberes Abgas vorrangig sind, wird die Kraftmaschine im Allgemeinen derart gesteuert, dass sie mit einem im Wesentlichen ausgeglichenen oder geringfügig mageren Gemisch für alle Drehmomentniveaus und für alle Drehzahlen mit Ausnahme der Kombination von hohem Drehmoment und hoher Drehzahl arbeitet, was zulässt, dass die Kraftmaschine ihre maximale Leistung und die Drehzahlen und Drehmomente, die sich dieser Kombination annähern, erzeugen kann.
  • Eine Fremdzündungsmaschine kann mit alternativen Mitteln zum Steuern oder Verändern des Drehmoments anstelle einer Drosselklappe betrieben werden, was den Wirkungsgrad der Kraftmaschine gleichermaßen, obwohl mit geringerem Betrag, verringert, wenn Drehmoment unterhalb ihres Maximums erzeugt wird. Zum Beispiel kann die Kraftmaschine Zylinder aufweisen, die mit Einlassventilen ausgestattet sind, und die Dauer oder Zeiten des Öffnens oder Schließens dieser Ventile, oder die Distanz des Öffnens dieser Ventile, der üblicherweise als ”Hub” bezeichnet wird, kann verändert werden, um den Betrag an Luft oder eines Gemisches aus Luft und Kraftstoff, das in jeden Zylinder eingelassen wird, zu steuern oder einzuschränken. Ein Verändern der Zeiten der Einlassventile, so dass sie offen bleiben und zulassen, dass etwas Luft oder Luft-Kraftstoff-Gemisch aus jedem Zylinder nach dem Einlasshub entweicht, d. h. spätes Schließen des Einlassventils, kann zu weniger Wirkungsgradverlust führen, weil nicht erforderlich ist, dass der Kolben die Luft oder das Luft-Kraftstoff-Gemisch während des Einlasshubes durch eine Verengung ziehen muss. Im Allgemeinen wird jedoch ein Verringern des Betrages an Luft, der in einen Zylinder eingelassen wird, unter ein besonderes Niveau die Nettoexpansion der Gase verringern und daher den Wirkungsgrad der Kraftmaschine signifikant verringern.
  • Eine Kraftmaschine mit Kompressionszündung wird im Allgemeinen einfach gesteuert, indem der Betrag an Kraftstoff, der in seine Zylinder oder andere Arbeitskammern eingeleitet wird, verändert wird. Das Verdichtungsverhältnis ist hoch genug und die Kraftstoffeigenschaften sind derart, dass eine Verbrennung von Kraftstoff um einzelne Kraftstofftröpfchen herum stattfindet, wenn sie in den Zylinder im Anschluss an den größten Teil des Verdichtungshubes eingeleitet werden. Das Aufrechterhalten eines günstigen Gemisches aus Kraftstoff und Luft über die gesamte Kammer hinweg, um die Flamme über die Kammer von einer Zündquelle der Verbrennung auszubreiten, ist nicht notwendig. Deshalb muss nicht verhindert werden, dass Luft über eine Drosselklappe oder ein anderes Mittel in die Kraftmaschine eintritt, das Expansionsverhältnis wird aufrechterhalten und der Wirkungsgrad ist über einen weiten Bereich von Drehmomentwerten bei jeder gegebenen Drehzahl relativ flach. Um die Drehmomentabgabe der Kraftmaschine mit Kompressionszündung zu ändern oder zu steuern, kann der Betrag an Kraftstoff, der in die Zylinder eingeleitet wird, zwischen null und einem vorbestimmten maximalen Betrag an Kraftstoff verändert werden, der ohne sichtbaren oder auf andere Weise überschüssigen Rauch oder anderen unverbrannten Kraftstoff in dem Abgas verbrannt werden kann.
  • Ein Getriebe ist im Allgemeinen in einem Räderfahrzeug als Teil der funktionalen Verbindung von der Kraftmaschine mit den Rädern vorgesehen. Aktuelle Fahrzeuge weisen häufig ein Getriebe auf, das manchmal als eine ”Transaxle”-Baugruppe bezeichnet wird, die eine oder mehrere Einrichtungen zum Wählen aus mehreren Drehzahl- und Drehmomentverhältnissen von der Kraftmaschine zu den Rädern, eine Achsantriebszahnradanordnung mit einem festen Verhältnis von Drehzahl und Drehmoment und ein Achsdifferenzial umfasst, das mit linken und rechten Rädern durch zwei Halbwellen einer Achse verbunden ist. Ein derartiges Getriebe ist in einem Fahrzeug enthalten, um die Drehzahl- und Drehmomentabgabe von der Ausgangswelle der Kraftmaschine auf eine niedrigere Drehzahl und ein größeres Drehmoment umzuformen, das zum Drehen der Achse und Räder geeigneter ist, um dadurch das Fahrzeug anzutreiben. Das Getriebe liefert in der Regel zwischen vier und acht unterschiedliche wählbare Übersetzungsverhältnisse, wobei ein jedes ein Verhältnis von sowohl der Drehzahl der Kraftmaschine über die Drehzahl des Eingangs zu dem Achsantrieb als auch des Drehmoments des Eingangs zu dem Achsantrieb über das Drehmoment der Kraftmaschine ohne Berücksichtigung des Widerstandes oder der Trägheit der Getriebekomponenten ist. Die unterschiedlichen wählbaren Übersetzungsverhältnisse von sowohl Drehzahl als auch Drehmoment sind enthalten, um zuzulassen, dass das Fahrzeug über einen weiten Bereich von Drehzahlen beschleunigen kann und bei jeder Drehzahl innerhalb dieses Bereichs oberhalb irgendeiner minimalen Fahrgeschwindigkeit fahren kann, die üblicherweise ein Drittel oder weniger der maximalen Fahrgeschwindigkeit beträgt.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Hybridfahrzeug weist eine erste Achse, eine zweite Achse, einen Antriebsstrang, der eine Kraftmaschine und ein Getriebe umfasst, einen ersten Motor-Generator und einen zweiten Motor-Generator auf. Der erste Motor-Generator ist elektrisch mit dem zweiten Motor-Generator durch einen Stromrichter verbunden, der auch mit einer Energiespeichereinrichtung verbunden ist.
  • Das Getriebe umfasst einen Planetenradsatz, der ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweist, die in beliebiger Reihenfolge ein Sonnenradelement, ein Hohlradelement und ein Trägerelement umfassen, welches eine Mehrzahl von Ritzelrädern lagert, die mit dem Sonnenradelement und dem Hohlradelement kämmen. Die Kraftmaschine ist zur Rotation als eine Einheit mit dem ersten Element des Planetenradsatzes verbunden. Das Getriebe weist auch einen ersten Achsantrieb auf, der ein erstes Element aufweist, das funktional verbunden ist, um in Einklang mit dem zweiten Element des Planetenradsatzes zu rotieren, und ein zweites Element, das zur Rotation als eine Einheit mit der ersten Achse verbunden ist. Der erste Motor-Generator ist zur Rotation als eine Einheit mit dem dritten Element des Planetenradsatzes verbunden. Eine erste Kupplung ist selektiv einrückbar, um irgendwelche zwei von dem Sonnenradelement, dem Trägerelement und dem Hohlradelement zur Rotation als eine Einheit miteinander zu verbinden. Der Planetenradsatz liefert ein Verhältnis ins Langsame einer Drehzahl von dem zweiten Element des Planetenradsatzes zu einer Drehzahl der Kraftmaschine, wenn der erste Motor-Generator und daher das dritte Element nicht rotiert. Der zweite Motor-Generator ist zur proportionalen Rotation mit einer der Achsen verbindbar.
  • Das Hybridfahrzeug weist ein erstes Verhältnis eins Drehmoments der ersten Achse zu einem Drehmoment der Kraftmaschine auf, wenn die erste Kupplung nicht eingerückt ist, der erste Motor-Generator mit Energie beaufschlagt ist, um Drehmoment auf das dritte Element des Planetenradsatzes aufzubringen, und der zweite Motor-Generator freiläuft.
  • Das Hybridfahrzeug weist ein zweites Verhältnis eines Drehmoments der ersten Achse zu einem Drehmoment der Kraftmaschine auf, das kleiner als das erste Verhältnis ist, wenn die erste Kupplung eingerückt ist. Das Hybridfahrzeug ist somit in einem Hybrid-Betriebsmodus mit Leistungsverzweigung betreibbar (d. h. einem Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung), wenn die erste Kupplung nicht eingerückt ist, und in einem Parallel-Hybrid-Betriebsmodus, wenn die erste Kupplung eingerückt ist.
  • Bei dem wie beschrieben ausgestalteten Hybridfahrzeug gestattet ein Einrücken der ersten Kupplung ein Fahren mit einem Drehzahlverhältnis gleich dem zweiten Verhältnis von Drehmoment, welches jenseits des Drehzahlverhältnisses von Drehzahl der Kraftmaschine zu Raddrehzahl ist, bei welchem der erste Motor-Generator aufhören würde, zu rotieren (d. h. der mechanische Punkt). Ein Fahren mit diesem Drehzahlverhältnis, das durch Einrückung der ersten Kupplung hergestellt wird, wird bewerkstelligt, ohne dass der erste Motor-Generator Batterieleistung erfordert und ohne Leistung von dem zweiten Motor-Generator zu erfordern, was einer Rotation der zweiten Achse Widerstand entgegenbringt und somit ”Antrieb durch die Straße” wäre. Ein Fahren bei diesem Drehzahlverhältnis, das durch die Einrückung der ersten Kupplung hergestellt wird, führt zu niedrigeren elektrischen Verlusten als viele Single-Mode-Hybride mit Eingangsleistungsverzweigung, die ein Zirkulieren elektrischer Leistung von den Motoren-Generatoren erfordern, wenn gefahren wird. Wenn bei eingerückter erster Kupplung gefahren wird, wird ein Beschleunigen des Fahrzeugs die Drehzahl der Kraftmaschine direkt proportional zu der Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit erhöhen, was dem Fahrzeugführer ein verbundenes Gefühl vermittelt, das nicht durch einen Antriebsstrang erreicht wird, bei welchem die Drehzahl der Kraftmaschine nicht mit der durch die Fahrereingabe angeforderten Beschleunigung korreliert.
  • In einer Ausführungsform ist das zweite Drehmomentverhältnis das, bei welchem die Kraftmaschine ohne Drosselung arbeitet, ohne dass das Drehmoment von der Kraftmaschine ein Drehmoment übersteigt, das notwendig ist, um das Fahrzeug mit einer stetigen Geschwindigkeit voranzutreiben, und wobei der zweite Motor-Generator freiläuft. Das erste Verhältnis von Drehmoment, bei nicht eingerückter erster Kupplung, ist ein größeres Verhältnis von Drehmoment der ersten Achse zu Drehmoment der Kraftmaschine als das zweite Verhältnis von Drehmoment bei eingerückter Kupplung. Somit ist der Parallel-Hybrid-Betriebsmodus bei eingerückter Kupplung für einen stetigen Betrieb effizient, und der Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung bei nicht eingerückter Kupplung ist zur Beschleunigung des Fahrzeugs geeignet.
  • In manchen Ausführungsformen umfasst der Antriebsstrang auch ein elektrisches Antriebsmodul, das den zweiten Motor-Generator umfasst. Das elektrische Antriebsmodul umfasst auch einen zweiten Achsantrieb, der ein erstes Element aufweist, das funktional zur Rotation als eine Einheit mit dem zweiten Motor-Generator verbunden ist, und ein zweites Element, das durch das erste Element angetrieben ist und zur Rotation als eine Einheit mit der zweiten Achse verbunden ist.
  • Wenn eine zweite Kupplung vorgesehen ist, die selektiv einrückbar ist, um das zweite Element des Planetenradsatzes zur Rotation als eine Einheit mit dem ersten Element des ersten Achsantriebs zu verbinden, d. h., wenn der erste Achsantrieb selektiv von dem Planetenradsatz trennbar ist, dann kann ein Reihen-Hybrid-Betriebsmodus erreicht werden, wenn die zweite Kupplung nicht eingerückt ist. Zusätzlich kann der erste Motor-Generator verwendet werden, um die Kraftmaschine zu starten, wenn die zweite Kupplung nicht eingerückt ist. Es können auch rein elektrische Betriebsmodi erreicht werden. Ein Controller ist funktional mit den Motoren-Generatoren und den Kupplungen verbunden und führt einen gespeicherten Algorithmus aus, um die verschiedenen Betriebsmodi des Antriebsstrangs herzustellen.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen werden, leicht deutlich werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das einen hybridelektrischen Antriebsstrang aufweist, der mit einer ersten Achse und mit einer zweiten Achse verbunden ist, und eine Kraftmaschine, ein Getriebe und ein Heckantriebsmodul umfasst.
  • 2 ist eine schematische Darstellung in Hebeldiagrammform des hybridelektrischen Antriebsstrangs von 1.
  • 3 ist eine schematische Darstellung als Hebeldiagramm einer alternativen Ausführungsform einer Kraftmaschine, eines Getriebes und einer ersten Achse gegenüber 1.
  • 4 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Fahrzeugs, das einen alternativen hybridelektrischen Antriebsstrang aufweist und in Hebeldiagrammform gezeigt ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 schematisch ein hybridelektrisches Fahrzeug 10, das eine erste Achse 12 aufweist, die mit einem ersten Paar Räder 14 verbunden ist, und eine zweite Achse 16, die in Längsrichtung an dem Fahrzeug 10 von der ersten Achse 12 beabstandet und mit einem zweiten Paar Rädern 18 verbunden ist. Die erste Achse 12 und die zweite Achse 16 werden hierin auch als Antriebsachsen bezeichnet. Obwohl in der gezeigten Ausführungsform jede Achse 12, 16 mit einem Paar Rädern 14 bzw. 18 zur Rotation als eine Einheit damit verbunden ist, kann in anderen Ausführungsformen eine jede der Achsen 12, 16 ausgestaltet sein, um nur ein Rad anzutreiben, etwa wenn das Fahrzeug 10 mit Radmotoren ausgestaltet ist oder ein Dreirad ist. In einer Ausführungsform sind die Räder 14 Vorderräder und die Räder 18 sind Hinterräder. In 1 sind die Räder 14, 18 mit angebrachten Reifen 19 gezeigt. Jede Achse 12, 16 weist zwei separate Achsabschnitte auf, die über ein jeweiliges Differenzial 15, 17 verbunden sind. Das Differenzial legt fest, dass die Drehzahl jeder Achse 12, 16 der Mittelwert der Drehzahlen ihrer zwei separaten Achsabschnitte ist, und dass das Drehmoment jeder Achse 12, 15 die Summe der Drehmomente ihrer zwei separaten Achsabschnitte ist, wie es Fachleute leicht verstehen werden. Jedes Rad 14, 18 weist einen Reibbremsmechanismus 20 auf, der als Scheibenbremse gezeigt ist. Die erste Achse 12 ist mit einem hybridelektrischen Getriebe 22 verbindbar, und die zweite Achse 16 ist mit einem elektrischen Antriebsmodul 24 verbindbar. Das hybridelektrische Getriebe 22, eine Kraftmaschine 26, eine Energiespeichereinrichtung 70, ein Controller 64 und das elektrische Antriebsmodul 24 bilden zusammen einen Hybridantriebsstrang 27, der ausgestaltet ist, um verschiedene Betriebsmodi zum Vortrieb des Fahrzeugs 10 zur Verfügung zu stellen, ohne ein Widerstandsmoment an der zweiten Achse 16 zu schaffen.
  • Das hybridelektrische Getriebe 22 ist mit der Kraftmaschine 26 verbunden, die eine Ausgangswelle 28 und einen Kraftmaschinen-Schwingungsdämpfer 30 aufweist. Das Getriebe 22 umfasst eine Eingangswelle 32, einen Differenzialzahnradsatz, der ein einfacher Planetenradsatz 40 ist, einen ersten Achsantrieb 50, der ein Zahnradsatz ist, und das Achsdifferenzial 15. Der Planetenradsatz 40 umfasst ein zentrales Sonnenradelement 42, ein Trägerelement 46, das eine Mehrzahl von Ritzelrädern 47 drehbar lagert, und ein Hohlradelement 44. In der gezeigten Ausführungsform ist das Hohlradelement 44 ein erstes Element, das Trägerelement 46 ist ein zweites Element und das Sonnenradelement 42 ist ein drittes Element des Planetenradsatzes 40. In der gezeigten Ausführungsform kämmt jedes der Ritzelräder 47 mit sowohl dem Hohlradelement 44 als auch dem Sonnenradelement 42. Jedoch kann in anderen Ausführungsformen ein Doppelritzel-Planetenradsatz verwendet werden, mit einem ersten Satz Ritzel, der mit dem Hohlradelement 44 kämmt, und einen zweiten Satz Ritzel, der mit dem ersten Satz Ritzel und mit dem Sonnenradelement 42 kämmt. Ein jedes von dem einzelnen Satz Ritzel 47 oder dem doppelten Satz Ritzel wird hierin als eine Mehrzahl von Ritzeln bezeichnet. Der erste Achsantrieb 50 umfasst ein erstes Zahnrad 52 und ein zweites Zahnrad 54, das mit dem ersten Zahnrad 52 kämmt. Das zweite Zahnrad 54 ist zur Rotation als eine Einheit mit einer Komponente des Differenzials 15 verbunden, wie es Fachleute verstehen. Der Achsantrieb 50 kann stattdessen eine Kette sein, die mit rotierenden Kettenrädern in Eingriff steht, oder eine Kombination aus mechanischen Elementen anstelle von kämmenden Zahnrädern.
  • Das Getriebe 22 umfasst eine erste elektrische Maschine 60, die hierin als ein Motor-Generator 60 bezeichnet wird, kann aber in manchen Ausführungsformen ausgestaltet sein, um nur als ein Generator betreibbar zu sein, d. h. ist nicht ausgestaltet, um als ein Motor betrieben zu werden. In anderen Ausführungsformen ist die erste elektrische Maschine 60 in unterschiedlichen Betriebsmodi entweder als ein Motor oder als ein Generator betreibbar. Der Motor-Generator 60 weist Kabel 62 auf, die diesen elektrisch mit einem elektronischen Controller 64 verbinden. Der erste elektrische Motor-Generator 60 umfasst einen drehbaren Rotor und einen feststehenden Stator, die mit einem Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor angeordnet sind, wie es bekannt ist. Der Einfachheit in den Zeichnungen halber ist jedoch der erste elektrische Motor-Generator 60 als ein einfacher Kasten dargestellt. Der Stator des Motors-Generators 60 ist über eine Welle 61 zur Rotation in Einklang mit dem Sonnenradelement 42 verbunden. Der Controller 64 umfasst auch einen integrierten Gleichrichter, um Wechselstrom, der von dem ersten Motor-Generator 60 geliefert wird, in Gleichstrom umzuwandeln, der in einer Energiespeichereinrichtung 70 gespeichert werden kann, wie etwa eine Vortriebsbatterie, die durch Kabel 62 mit dem Controller 64 verbunden ist. In Ausführungsformen, in welchen der Motor-Generator 60 als ein Motor betreibbar ist, umfasst der Controller 64 auch einen integrierten Stromrichter zum Umwandeln von Gleichstrom von der Energiespeichereinrichtung 70 in Wechselstrom zum Betreiben des ersten elektrischen Motors-Generators 60. Der Gleichrichter oder der Stromrichter könnten stattdessen eine von dem Controller 64 getrennte Komponente sein.
  • Das Getriebe 22 umfasst eine erste rotierende Kupplung 67, die von dem Controller 67 selektiv eingerückt werden kann, um das Sonnenradelement 42 zur Rotation in Einklang mit dem Trägerelement 46 zu verbinden, so dass alle Elemente des Planetenradsatzes 40 in Einklang rotieren. Kupplung 67 wird auch als eine Überbrückungskupplung bezeichnet. Das Getriebe 22 umfasst darüber hinaus eine zweite rotierende Kupplung 68, die von dem Controller 64 selektiv einrückbar ist, um das Trägerelement 46 zur Rotation als eine Einheit mit dem ersten Zahnrad 52 des ersten Achsantriebs 50 zu koppeln. Wie es hierin verwendet wird, sind zwei Komponenten zur ”gemeinsamen Rotation”, ”Rotation als eine Einheit” und ”Rotation in Einklang” verbunden, wenn eine mechanische Verbindung erfordert, dass die Komponenten mit der gleichen Drehzahl, einschließlich einer Drehzahl von null (d. h. wenn die Komponenten feststehend gehalten sind), rotieren. Die Kupplung 68 ist konzentrisch mit der Eingangswelle 32, ist aber nicht zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle 32 verbunden. Das heißt, die Kupplung 68 umgibt die Eingangswelle 32 als eine Hülse.
  • Das elektrische Antriebsmodul 24 umfasst einen zweiten Achsantrieb 72, der ein Zahnradsatz ist, der ein erstes Zahnrad 74 und ein zweites Zahnrad 76, das mit dem ersten Zahnrad 74 kämmt, aufweist. Das zweite Zahnrad 76 rotiert gemeinsam mit einem Abschnitt des Achsdifferenzials 17, wie es Fachleute verstehen. Der Achsantrieb 72 kann anstelle eines Paares kämmender Zahnräder eine Kette sein, die mit rotierenden Kettenrädern in Eingriff steht oder ein Planetenradsatz oder eine Kombination aus mechanischen Elementen.
  • Das elektrische Antriebsmodul 24 umfasst auch eine zweite elektrische Maschine 80, die hierin als ein zweiter Motor-Generator 80 bezeichnet wird, der als ein Motor, um das hybridelektrische Fahrzeug 10 voranzutreiben, oder als ein Generator, um bei seinem Vortrieb zu unterstützen oder um ein Bremsen zur Verfügung zu stellen oder zu unterstützen, betreibbar ist. Der zweite Motor-Generator 80 weist Kabel 62 auf, die ihn elektrisch mit dem Controller 64 verbinden. Der zweite elektrische Motor-Generator 80 umfasst einen drehbaren Rotor und einen feststehenden Stator, die mit einem Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor angeordnet sind, wie es bekannt ist. Der Einfachheit in den Zeichnungen halber ist jedoch der zweite elektrische Motor-Generator 80 als ein einfacher Kasten dargestellt. Der Controller 64 umfasst auch einen integrierten Stromrichter, um Gleichstrom von der Energiespeichereinrichtung 70 in Wechselstrom zum Betreiben des zweiten elektrischen Motors-Generators 80 umzuwandeln und Wechselstrom von dem Motor-Generator 80 in Gleichstrom umzuwandeln, der in einer Energiespeichereinrichtung 70 gespeichert werden kann.
  • Die zweite Achse 16 ist, wie die erste Achse 12, tatsächlich aus zwei Wellen zusammengesetzt, die allgemein als Halbwellen bezeichnet werden, welche mit Zahnrädern, wie etwa Kegelrädern, innerhalb des jeweiligen Achsdifferenzials 15, 17 verbunden sind, wie es Fachleute verstehen. Wenn geradeaus, ohne Radschlupf, gefahren wird, rotieren das Achsdifferenzial 15 und die zwei Hälften der Achse 12 alle, als ob sie eine massive Einheit wären, ebenso wie das Achsdifferenzial 17 und die zwei Hälften der Achse 16. Die gemeinsame Drehzahl dieser rotierenden Teile wird als die Achsdrehzahl bezeichnet. Wenn um einen Kurve oder mit Radschlupf gefahren wird, können die zwei Hälften der Achse 12 mit voneinander unterschiedlichen Drehzahlen rotieren. Der Abschnitt des Differenzials 15, der zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Zahnrad 54 des Achsantriebs 50 verbunden ist, rotiert mit einem Mittelwert der Drehzahlen der zwei Hälften der Achse 12, was dann die Achsdrehzahl genannt wird. Wenn ähnlich die zwei Hälften der Achse 16 mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren, wird der Mittelwert der zwei Drehzahlen als die Drehzahl der Achse 16 bezeichnet. Obwohl das Differenzial 15 oder 17 zulässt, dass die Achsabschnitte 12 oder 16 unter bestimmten Betriebsbedingungen mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren, bleibt somit jeder Achsabschnitt zur Rotation als eine Einheit mit dem jeweiligen daran montierten Rad 14 oder 18 verbunden. So wie es hierin verwendet wird, wird dementsprechend die Achse 21 als zur Rotation als eine Einheit mit den Rädern 14 angesehen, und die Achse 16 ist zur Rotation als eine Einheit mit den Rädern 18 verbunden.
  • Es ist festzustellen, dass, obwohl ein einziger Controller 64 derart veranschaulicht und beschrieben ist, dass er funktional mit beiden Motoren-Generatoren 60, 80, mit der Kraftmaschine 26 und mit den Kupplungen 67, 68 verbunden ist, können mehrere unterschiedliche Controller, die alle ausgestaltet sind, um miteinander zu kommunizieren, für eine oder mehrere dieser Komponenten zweckgebunden sein. In manchen Ausführungsformen kann der Controller 64 einen integrierten Stromrichter umfassen, um jedem Motor-Generator 60, 80 Wechselstrom mit einer Frequenz zuzuführen, die der Betriebsdrehzahl jedes Motors-Generators entspricht, wie es bekannt ist. Der Controller 64 kann verwendet werden, um elektrische Leistung von dem ersten Motor-Generator 60 aufzunehmen und elektrische Leistung zu dem zweiten Motor-Generator 80 zu transportieren.
  • Der Planetenradsatz 40 in dem Getriebe 12 wird als ein Differenzialzahnradsatz verwendet. Das heißt, jedes der drei koaxialen rotierenden Elemente: das Sonnenradelement 42, das Trägerelement 46 und das Hohlradelement 44, können gleichzeitig rotieren, so dass die Drehzahl des Trägerelements 46 der gewichtete Mittelwert der Drehzahlen des Sonnenradelements 42 und des Hohlradelements 44, gewichtet mit den Zähnezahlen an dem Sonnenradelement 42 und dem Hohlradelement 44, ist. In 1 ist das Sonnenradelement 42 zur Rotation als eine Einheit mit dem ersten Motor-Generator 60 verbunden, das Hohlradelement 44 ist zur Rotation als eine Einheit mit der Eingangswelle 32 und somit mit der Ausgangswelle 28 der Kraftmaschine verbunden, und das Trägerelement 46 ist mit einer Seite der rotierenden Kupplung 68 verbunden und dadurch selektiv zur Rotation als eine Einheit mit dem ersten Zahnrad 52 des Achsantriebs 50 verbunden, wenn die Kupplung 68 eingerückt ist.
  • In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Kraftmaschine 26 von einem Typ mit interner Verbrennung, wobei Zylinder 90 als Arbeitskammern der Kraftmaschine arbeiten. In dieser besonderen Ausführungsform weist die Kraftmaschine 26 vier Zylinder 90 auf, die entlang der Kurbelwelle 28 angeordnet sind. Bekanntlich können Ventile verwendet werden, um Luft oder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in jeden Zylinder 90 einzulassen und Verbrennungsprodukte aus den Zylindern 90 als Teil eines beispielhaften Kraftmaschinenbetriebs in einem Viertaktzyklus von Einlasstakt, Verdichtungstakt, Arbeitstakt und Auslasstakt auszustoßen. In manchen Ausführungsformen kann die Kraftmaschine 26 ausgestattet sein, um einen oder mehrere Zylinder 90 selektiv zu betreiben, wie etwa durch selektives Öffnen von Ventilen und Einlassen von Luft oder einem Luft-Kraftstoff-Gemisch in einen oder mehrere Zylinder 90, während Luft oder Verbrennungsprodukte in den anderen Zylindern 90 der Kraftmaschine 26 gefangen bleiben. Dies kann als Zylinderabschaltung bezeichnet werden. Die Kraftmaschine 26 kann entweder eine Fremdzündungsmaschine oder eine Kompressionszündungsmaschine (z. B. ein Diesel) sein.
  • Der Motor-Generator kann verwendet werden, um in der Ausführungsform von 2 die Kraftmaschine 26 zu starten, wenn die Kupplung 67 eingerückt ist und die Kupplung 68 nicht eingerückt ist. Ähnlich kann der Motor-Generator 60 derart gesteuert werden, dass er als ein Motor arbeitet, um die Kraftmaschine 26 in der Ausführungsform von 3 zu starten, wenn eine Bremse 66 eingerückt ist, um das Trägerelement 46 an dem feststehenden Element 65 festzulegen, wie es in 3 gezeigt ist. Wenn ein Startermotor 82 vorgesehen ist, um die Kraftmaschine 26 zu starten, dann braucht der Motor-Generator 60 nicht als ein Motor zum Starten der Kraftmaschine 26 verwendet zu werden, und kann derart ausgestaltet sein, dass er allein als ein Generator betreibbar ist. In einer solchen Ausführungsform wäre kein rein elektrischer Allradantriebs-Betriebsmodus verfügbar, und die optionale Eingangsbremse 69 von 3, die die Kraftmaschine 26 feststehend hält, wäre nicht vorgesehen. In einer Ausführungsform, die mit einem dedizierten Kraftmaschinen-Startermotor versehen ist, ist die Bremse 66 nicht notwendig, um ein Reaktionsdrehmoment zur Verwendung des Motors-Generators 60 zum Starten der Kraftmaschine 26 vorzusehen, und somit wäre die Bremse 66 nicht vorgesehen. Darüber hinaus muss in einer Ausführungsform, die mit einem dedizierten Kraftmaschinen-Starter versehen ist, kein Drehmoment durch den Planetenradsatz 40 übertragen werden, wenn die Kraftmaschine gestartet wird, so dass keine Kupplung 68 zum Trennen des Planetenradsatzes 40 von dem Achsantrieb 50 notwendig ist und nicht zu diesem Zweck vorgesehen zu sein braucht, aber vorgesehen wäre, wenn ein Reihen-Hybrid-Modus, wie er hierin besprochen ist, erwünscht ist. In allen beschriebenen Ausführungsformen könnte das Fahrzeug 10 durch den zweiten Motor-Generator 80, der als ein Motor fungiert und elektrische Leistung von der Batterie 70 aufnimmt, bei gestoppter Kraftmaschine 26 in einem rein elektrischen Betriebsmodus angetrieben werden, indem zugelassen wird, dass der erste Motor-Generator 60 freiläuft.
  • Ein erstes festes Drehmomentverhältnis durch das Getriebe 22 (oder Getriebe 122 von 3) ist vorgesehen, wenn die Kupplung 67 nicht eingerückt ist, Kupplung 68 eingerückt ist, der erste Motor-Generator 60 Drehmoment liefert, um den Planetenradsatz 40 im Gleichgewicht zu halten, und der zweite Motor-Generator 80 freiläuft. Drehmoment von dem ersten Motor-Generator 60 kann für Fachleute derart beschrieben werden, dass Reaktionsdrehmoment für das Drehmoment von der Eingangswelle 32 bereitgestellt wird, um das Drehmoment von der Eingangswelle 32 durch den Planetenradsatz 40 zu dem Achsantrieb 50 und dadurch zu der ersten Achse 12 zu transportieren, wenn die Kupplung 67 nicht eingerückt ist. Ein zweites festes Drehmomentverhältnis durch das Getriebe 22 (oder das Getriebe 122 von 3) ist vorgesehen, wenn die Kupplung 67 eingerückt ist und die Kupplung 68 eingerückt ist. Drehmoment von dem ersten Motor-Generator 60 ist nicht erforderlich, um den Planetenradsatz bei eingerückter Kupplung 67 im Gleichgewicht zu halten, so dass das zweite feste Drehmomentverhältnis ohne Drehmoment von dem Motor-Generator 60 definiert ist und wobei der zweite Motor-Generator 80 ebenfalls freiläuft. Wie es hierin beschrieben ist, weist das zweite feste Drehmomentverhältnis einen niedrigeren Zahlenwert als das erste feste Drehmomentverhältnis auf. In einem veranschaulichenden Beispiel beträgt das erste Drehmomentverhältnis 3:1 und das zweite Drehmomentverhältnis beträgt 2:1. Das heißt, theoretisch beträgt in diesem veranschaulichenden Beispiel entsprechend den Verhältnissen der Zahnräder und ohne Einschluss der unbeabsichtigten Reibung in dem Getriebe 12 das Drehmoment an der ersten Achse 12 bei nicht eingerückter Überbrückungskupplung 67 das Dreifache des Drehmoments von der Eingangswelle 32, und das Drehmoment an der ersten Achse 12 beträgt bei eingerückter Überbrückungskupplung 67 das Zweifache des Drehmoments von der Eingangswelle 32. Das Stufenverhältnis zwischen dem ersten festen Drehmomentverhältnis und dem zweiten festen Drehmomentverhältnis beträgt 1,5.
  • Dieses Stufenverhältnis ist zum komfortablen Schalten zwischen den zwei festen Drehmomentverhältnissen geeignet und liegt innerhalb des Bereiches von Stufenverhältnissen von Mehrganggetrieben an aktuellen Fahrzeugen, die im Allgemeinen zwischen 1,1 und 2,0 liegen.
  • 2 zeigt einen Abschnitt des Hybridfahrzeugs 10 in schematischer Form, das das Hybridgetriebe 22 und das elektrische Antriebsmodul 24 umfasst. Das Getriebe 22 ist mit der Kraftmaschine 26 und mit der ersten Achse 12 verbunden. Der Planetenradsatz 40 ist als ein Hebel dargestellt, um die Drehmoment- und Drehzahlbeziehung zwischen dem Sonnenradelement 42, dem Planetenträgerelement 46 und dem Hohlradelement 44 zu zeigen. Der erste Achsantrieb 50 ist als ein Paar Kreise dargestellt, was kämmende Zahnräder oder eine Anordnung mit ähnlicher Funktion angibt, um eine Drehmomentvervielfachung und Drehzahlreduktion zu zeigen, die von dem Achsantrieb 50 von dem Hohlradelement 44 zu der ersten Achse 12 bewirkt wird. Das elektrische Antriebsmodul 24 ist mit einem Paar Kreisen dargestellt, um eine Drehmomentvervielfachung und Drehzahlreduktion von dem Motor-Generator 80 zu der Achse 16 durch den zweiten Achsantrieb 72 zu zeigen.
  • In der Ausführungsform des Hybridgetriebes 22 von 2 ist die Kraftmaschine 26 verbunden, um in Einklang mit dem Hohlradelement 44 zu rotieren, der Motor-Generator 60 ist verbunden, um in Einklang mit dem Sonnenradelement 42 zu rotieren, die rotierende Kupplung 68 ist funktional mit dem Trägerelement 46 verbunden, und die rotierende Kupplung 67 ist funktional mit dem Sonnenradelement 42 und dem Trägerelement 46 verbunden. Wenn der Rotorabschnitt des Motors-Generators 60 feststehend ist, die rotierende Kupplung 67 nicht eingerückt ist und die rotierende Kupplung 68 eingerückt ist, dann ist das Drehzahlverhältnis von der Kraftmaschine 26 zu der ersten Achse 12 gleich der Drehzahl des Hohlradelements 44 dividiert durch die Drehzahl des Trägerelements 46 und multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis des Achsantriebs 50, was die Zähnezahlen des zweiten Zahnrads 54 dividiert durch die Zähnezahlen des ersten Zahnrads 52 ist. Wenn das Verhältnis der Zähnezahlen des Hohlradelements 44 dividiert durch die Zähnezahlen des Sonnenradelements 42 R ist, dann ist das Drehzahlverhältnis durch den Planetenradsatz 40 in diesem Fall (R + 1)/R. R ist immer größer als eins, so dass das Drehzahlverhältnis durch den Planetenradsatz 40 bei feststehendem Sonnenradelement 42 und nicht eingerückter rotierender Kupplung 67 immer größer als 1 ist. Dies wird als ”Übersetzung ins Langsame” bezeichnet, da die Drehzahl des Ausgangs des Planetenradsatzes 40 (d. h. des Trägerelements 46) zu dem Achsantrieb 50 kleiner als die Drehzahl des Eingangs in den Planetenradsatz 40 von der Kraftmaschine 26 (d. h. die Drehzahl des Hohlradelements 44) ist. Die Drehzahl wird bei feststehendem Sonnenrad 42 reduziert und das Drehmoment wird durch den Planetenradsatz 40 von dem Eingang des Hohlrads 44 zu dem Ausgang des Trägers 46 vervielfacht, wenn die Kupplung 67 nicht eingerückt ist. Wenn die rotierende Kupplung 67 eingerückt ist, beträgt das Drehzahlverhältnis durch den Planetenradsatz 40 eins und kann als ”direkter Antrieb” bezeichnet werden. Weil der Planetenradsatz 40 ein Übersetzungsverhältnis ins Langsame von der Kraftmaschine 26 zu der ersten Achse 12 bereitstellt und das Getriebe 22 die Überbrückungskupplung 67 für ein direktes Antriebsverhältnis zur Verfügung stellt, kann der Motor-Generator 60 derart gesteuert werden, dass er als ein Generator arbeitet und somit ein stufenloses Drehzahlverhältnis durch das Getriebe 22 von einem Fahrzeuganfahren nahezu bei dem Verhältnis bei feststehendem Sonnenrad 42 bereitstellt, und nachdem die Kupplung 67 eingerückt ist, kann das Getriebe 22 ein Verhältnis jenseits des Verhältnisses bei feststehendem Sonnenrad 42 ohne zirkulierende Leistung bereitstellen, d. h. ohne zu erfordern, dass ein zweiter Motor-Generator 80 als ein Generator wirkt, um dem ersten Motor-Generator 60 elektrische Leistung zuzuführen. Der Motor-Generator 60 kann gesteuert werden, um nur eine negative Drehzahl zu haben (d. h. gesteuert werden, um nur in einer Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Eingangselements 32 zu rotieren), ohne Batterieleistung zu verwenden, oder eine Drehzahl von null oder eine positive Drehzahl des Sonnenradelements 42 kann mit dem Motor-Generator 60 unter Verwendung von Batterieleistung hergestellt werden. Die Drehzahl des Trägerelements 46 kann somit auf positive Werte erhöht werden, wenn der Motor-Generator 60 keine Leistung von dem Motor-Generator 80 erhalten muss, um dies zu tun, d. h., wenn die Batterieleistung verfügbar ist und der Controller 64 gemäß einem gespeicherten Algorithmus ermittelt, dass sie auf diese Weise effizient verwendet werden würde.
  • Das Drehmomentverhältnis des Hybridgetriebes 22, d. h. das Drehmoment der Achse 12 über das Drehmoment an der Eingangswelle 32, ist das Gleiche wie das Drehzahlverhältnis des Hybridgetriebes 22 bei feststehendem Sonnenradelement 42 und eingerückter rotierender Kupplung 68. Gemessen ist das Ist-Drehmoment der ersten Achse 12 geringfügig niedriger als der Wert, der durch die Kombination dieses Drehmomentverhältnisses und des Drehmoments von der Kraftmaschine 26 angegeben wird, und zwar aufgrund von unvermeidbaren Reibungs- und viskosen Verlusten innerhalb des Hybridgetriebes 22. Abgesehen von diesen anfallenden Reibungsverlusten ist das Drehmomentverhältnis des Hybridgetriebes 22, d. h. das Drehmoment der ersten Achse 12 über das Drehmoment der Eingangswelle 32 ohne eingerückte Kupplung 67 ein konstanter, d. h. ein einzelner, Wert auf der Basis der Zähnezahlen der Zahnräder des Planetenradsatzes 40 und der Zähnezahlen der Zahnräder oder das Übersetzungsverhältnis von Kettenrädern des Achsantriebs 50. Der einzelne konstante Wert, der auch als ein einzelner fester Wert des Drehmomentverhältnisses bezeichnet wird, ist nicht von der Drehzahl des Motors-Generators 60 abhängig, obwohl der Motor-Generator 60 dem Planetenradsatz 40 Drehmoment zuführen muss, um ihn im Gleichgewicht mit Bezug auf Drehmoment zu halten, wenn Drehmoment auf die Eingangswelle 32 aufgebracht wird. Im Gegensatz dazu ist das Drehzahlverhältnis des Hybridgetriebes 22, d. h. die Drehzahl der Eingangswelle 32 oder der Ausgangswelle der Kraftmaschine 28, über die Drehzahl der ersten Achse 12 auf der Basis der Drehzahl des ersten Motors-Generators 60 und des Sonnenradelements 42 stufenlos verstellbar. Die Drehzahlen der Eingangswelle 32, der ersten Achse 12 und des Motors-Generators 60 sind eine Linearkombination voneinander auf der Basis der Zähnezahlen der Zahnräder des Planetenradsatzes 40 und der Zahnräder oder Kettenräder des Achsantriebs 50, vorausgesetzt, dass die Kupplung 68 eingerückt ist.
  • Die Kombination aus dem Planetenübersetzungsverhältnis und dem Achsantriebsübersetzungsverhältnis in dem Getriebe 22 kann gewählt werden, um zuzulassen, dass die Kraftmaschine 26 betrieben werden kann, ohne den Durchsatz von Luft oder Luft-Kraftstoff-Gemisch in eine vorbestimmte Zahl von Zylindern 90 der Kraftmaschine 26 nahe der Mindestdrehzahl, die für einen kontinuierlichen Kraftmaschinenbetrieb notwendig ist, einzuschränken, wenn das Fahrzeug 10 mit einer stetigen Geschwindigkeit fährt. So wie es hierin verwendet wird, ist ”die Mindestdrehzahl, die für einen kontinuierlichen Kraftmaschinenbetrieb notwendig ist” die minimale Drehzahl der Kraftmaschine, bei der eine Geschmeidigkeit und Konsistenz im Ausgangsdrehmoment der Kraftmaschine für einen Vortrieb des Fahrzeugs 10 mit einer besonderen Zahl von zündenden Zylindern 90 und einer besonderen Einstellung der Drosselklappe, falls vorhanden, und Kraftstoffsteuereinrichtungen erreicht wird. Zum Beispiel kann es erforderlich sein, dass das Drehmoment von dem Dämpfer 30, das auf die Eingangswelle 32 in dem Getriebe 22 aufgebracht wird, innerhalb von 20% eines vorbestimmten Niveaus an Drehmoment oder eines mittleren Drehmomentniveaus bleibt, wenn die Eingangswelle 32 rotiert. Diese minimale Drehzahl wird durch eine große Zahl von Faktoren bestimmt, die das Verdrängungsvolumen jedes Zylinders 90, den Spitzendruck, der in jedem Zylinder 90 erzielt wird, die Hin- und Herbewegungsträgheit der Kraftmaschine 26, die Rotationsträgheit der Kraftmaschine 26 und die Rotationsträgheit und die Federsteifigkeit des Dämpfers 30 umfassen können. Das Ausgangsdrehmoment der Kraftmaschine 26 wird zum Teil durch den Spitzendruck, der in jedem Zylinder 90 erzielt wird, bestimmt, so dass diese Mindestdrehzahl etwas zunehmen kann, ohne das Drehmoment der Kraftmaschine zu erhöhen. Diese Mindestdrehzahl kann auch von einer fundamentalen Mindestzündfrequenz abhängen, so dass die Mindestdrehzahl mit weniger Zylindern in einem nicht eingeschränkten Betrieb höher sein kann.
  • In einem nicht begrenzenden Beispiel können das Planetenübersetzungsverhältnis und das Achsantriebsübersetzungsverhältnis derart gewählt sein, dass die Kraftmaschine 26 mit der Mindestdrehzahl der Kraftmaschine für einen kontinuierlichen Betrieb der Kraftmaschine ohne Drosselung betrieben werden kann, wobei das Fahrzeug mit einer stetigen Geschwindigkeit fährt. Das heißt, das Drehmomentverhältnis eines Drehmoments der Vorderachse 12 über ein Drehmoment der Eingangswelle 32 kann bei der Konstruktion des Getriebes 22 derart gewählt werden, dass die Kraftmaschine 26 ohne Drosselung über einen weiten Bereich von stetigen Fahrgeschwindigkeiten des hybridelektrischen Fahrzeugs 10 laufen kann, wobei die niedrigste Geschwindigkeit der Mindestdrehzahl für ein Betreiben der Kraftmaschine 26 kontinuierlich ohne Drosselung und bei eingerückten Kupplungen 67 und 68 entspricht. Bei Geschwindigkeiten oberhalb dieser niedrigsten Geschwindigkeit kann die Kraftmaschine 26 auch ohne Drosselung und Liefern von Drehmoment an die Vorderachse 12 bei dem gleichen Drehmomentverhältnis betrieben werden, aber es kann ein größeres Drehmoment an den Rädern 14, 16 erforderlich sein, um das Fahrzeug 10 anzutreiben, und zwar Drehmoment, das von dem Motor-Generator 60 und/oder durch das elektrische Antriebsmodul 24 zugeführt werden kann, wobei dessen Motor-Generator 80 als ein Motor wirkt, wie es nachstehend weiter besprochen wird.
  • So wie es hierin verwendet wird, bedeuten ”ohne Drosselung” und ”ungedrosselt” in dem Fall einer Kraftmaschine, wie etwa einer gewöhnlichen Fremdzündungsmaschine, die eine Drosselklappe zur Steuerung ihres Drehmomentausgangs verwendet, einen Betrieb mit der Drosselklappe in einer vollständig geöffneten Stellung, der auch als ein ”Volllast”-Betrieb bekannt ist. Eine Kompressionszündungsmaschine weist keine Drosselklappe auf, kann aber die Steuerung des Kraftstoffs alleine verwenden, um ihre Drehmomentabgabe zu steuern. Dementsprechend beziehen sich in Bezug auf eine Kompressionszündungsmaschine die Begriffe ”ohne Drosselung” und ”ungedrosselt” auf einen Betrieb der Kompressionszündungsmaschine, ob nun der Kraftstoff für ein maximales Drehmoment oder für irgendeine andere Drehmomentabgabe gesteuert wird. Die Begriffe ”ohne Einschränkung” und ”uneingeschränkt” sind hierin sowohl auf den Betrieb einer Fremdzündungsmaschine ohne Drosselung als auch auf einen Betrieb einer Kompressionszündungsmaschine mit einem vorbestimmten maximalen Betrag an Kraftstoff, der in den Zylindern oder anderen Arbeitskammern verbrannt werden kann, die betrieben werden, ohne übermäßige Beträge an Rauch oder anderem unverbranntem Kraftstoff zu erzeugen, anwendbar.
  • Das feste zweite Drehmomentverhältnis des Hybridgetriebes 22, das durch den Planetenradsatz 40 und den Achsantrieb 50 bei eingerückten Kupplungen 67 und 68 hergestellt ist, das Drehmoment, das die Kraftmaschine 26 ohne Drosselung entwickelt, und die Straßenlast, die durch das Fahrzeug 10 als Funktion seiner Geschwindigkeit entwickelt wird, bestimmen die Fahrzeugfahrdrehzahl, bei der das Hybridgetriebe 22 das Fahrzeug antreiben wird, wobei sowohl der Motor-Generator 60 als auch das elektrische Antriebsmodul 24 freilaufen. Wenn dieses Verhältnis hoch ist, dann wird diese Drehzahl hoch sein; wenn dieses Verhältnis niedrig ist, dann wird diese Drehzahl niedrig sein, weil die Straßenlast zunimmt, wenn die Drehzahl des Fahrzeugs 10 zunimmt, während das Drehmoment, das von der Kraftmaschine 26 bei irgendeiner besonderen Drehzahl verfügbar ist, relativ konstant bleibt, wenn die Drehzahl der Kraftmaschine 26 zunimmt. Wenn Kupplungen 67 und 68 eingerückt sind, wird das zweite niedrigere Drehmomentverhältnis hergestellt, das zulässt, dass das Fahrzeug 10 fahren kann, wobei die Kraftmaschine 26 in einem kontinuierlichen Betrieb ohne Drosselung ist und der Motor-Generator 60 und das elektrische Antriebsmodul 24 entweder freilaufen oder Vortrieb über einen üblichen Bereich oder weiten Bereich von Fahrzeugdrehzahlen liefern. Wenn zum Beispiel nur das Hybridgetriebe 22 das Fahrzeug antreibt und die Kraftmaschine 26 mit Volllast läuft, kann das Fahrzeug 10 mit einer moderaten Geschwindigkeit fahren (z. B. 100 Stundenkilometer (km/h)), aber wenn auch das elektrische Antriebsmodul 24 Vortrieb liefert, kann das Fahrzeug 10 viel schneller (z. B. 160 km/h) als eine maximale Fahrzeuggeschwindigkeit fahren.
  • Bei eingerückten Kupplungen 67 und 68 kann das Fahrzeug 10 ausgestattet sein, um alternativ bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten zu fahren, wobei die Kraftmaschine 26 in einem kontinuierlichen Betrieb ohne Drosselung ist und der Motor-Generator 60 als ein Generator wirkt, um elektrische Leistung zu erzeugen und somit die Energiespeichereinrichtung 70 zu laden, vorausgesetzt, dass die Drehzahl der Kraftmaschine nicht unter die Mindestdrehzahl der Kraftmaschine für einen kontinuierlichen Betrieb fällt. Wenn zum Beispiel nur das Hybridgetriebe 22 das Fahrzeug antreibt und die Kraftmaschine 26 mit Volllast läuft, kann das Fahrzeug 10 mit einer niedrigen Geschwindigkeit (z. B. 60 km/h) fahren, während der Motor-Generator 60 verwendet wird, um die Energiespeichereinrichtung 70 zu laden, weil das Drehmoment von der Kraftmaschine 26 dasjenige übersteigt, das notwendig ist, um die Straßenlast des Fahrzeugs 10 bei niedriger Geschwindigkeit zu überwinden.
  • In einer Ausführungsform ist die Kraftmaschine 26 ausgestattet, um zu arbeiten und Drehmoment an ihrer Ausgangswelle 28 bei einer vorbestimmten Zahl zündender seiner Zylinder 90 und deaktiviertem Rest ihrer Zylinder 90 zwischen einer vorbestimmten Mindestdrehzahl der Ausgangswelle 28 der Kraftmaschine für einen solchen Betrieb und einer vorbestimmten Maximaldrehzahl der Kraftmaschine zu liefern. Das zweite feste Drehmomentverhältnis bei eingerückten Kupplungen 67 und 68 ist fest und durch das einzige mechanische Verhältnis (z. B. Übersetzungsverhältnis oder Kettenradübersetzungsverhältnis) des Achsantriebs 50 des Hybridgetriebes 22 bestimmt. Das zweite Drehmomentverhältnis lässt zu, dass die Kraftmaschine 26 mit Volllast arbeiten kann, wobei einige ihrer Zylinder 90 deaktiviert sind, während das Fahrzeug 10 mit einer stetigen Geschwindigkeit fährt und die Motoren-Generatoren 60 und 80 freilaufen. Das heißt, die Drehmomentabgabe der Kraftmaschine 26 bei Volllast bei einer vorbestimmten Zahl deaktivierter ihrer Zylinder 90, multipliziert mit dem zweiten Drehmomentverhältnis durch das Getriebe 22 und auf die Achse 12 aufgebracht, ist gerade ausreichend, um die Straßenlast des Fahrzeugs 10 zu überwinden, während eine flache und ebene Straße mit einer stetigen Geschwindigkeit befahren wird. Wenn Drehmoment durch einen der Motoren-Generatoren 60 oder 80 aufgebracht wird, wird stattdessen das Fahrzeug 10 bei einer schnelleren oder langsameren stetigen Geschwindigkeit mit einer proportionalen Drehzahl der Kraftmaschine zur Ruhe kommen: schneller mit Motorantriebsdrehmoment; langsamer mit Stromerzeugungsdrehmoment. In einer Ausführungsform bewirkt die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 bei dem zweiten Drehmomentverhältnis, Volllast der Kraftmaschine 26, einer vorbestimmten Zahl von zündenden Zylindern und freilaufenden Motoren-Generatoren 60 und 80, dass die Kraftmaschine nahe ihrer Mindestdrehzahl für den Betrieb bei Volllast bei der vorbestimmten Zahl von zündenden Zylindern arbeitet.
  • In einem veranschaulichenden Beispiel dieser Ausführungsform kann die Kraftmaschine 26 ausgestattet sein, um mit zwei von ihren vier Zylindern 90 zwischen einer Drehzahl von 1800 Umdrehungen pro Minute (U/min) bei Volllast bei zwei deaktivierten Zylindern und einer Drehzahl von 6000 U/min, wie an der Ausgangswelle 28 der Kraftmaschine gemessen, zu arbeiten. Das zweite Drehmomentverhältnis des Hybridgetriebes 22 ist in diesem Beispiel gleich dem mechanischen Verhältnis des Achsantriebs 50. Der Achsantrieb 50 besteht aus zwei Zahnrädern 52 und 54, wobei das Zahnrad 54 doppelt so viele Zähne daran wie das Zahnrad 52 aufweist, wobei ein Übersetzungsverhältnis von 2,0 und mit der Wirkung der eingerückten Kupplungen 67 und 68 ein zweites Drehmomentverhältnis von 2,0 durch das Getriebe 22 hergestellt werden. Der Drehmomentausgang der Kraftmaschine 26 bei Volllast mit 2 deaktivierten Zylindern variiert etwas mit der Drehzahl der Kraftmaschine, aber nicht so scharf, wie die Straßenlast des Fahrzeugs 10 mit der Fahrzeuggeschwindigkeit und daher die Drehzahl der Achse 12 variiert. Somit wird bei einer besonderen Kombination von Drehzahl der Kraftmaschine und Fahrzeuggeschwindigkeit, 2000 U/min bzw. 100 km/h, in diesem nicht einschränkenden Beispiel, bei freilaufenden Motoren-Generatoren 60 und 80 ein Gleichgewicht mit dem zweiten Drehmomentverhältnis erreicht. Wenn der Motor-Generator 60 stattdessen Motorantriebsdrehmoment unter Verwendung von Leistung von der Energiespeichereinrichtung 70 zuführt, dann wird ein neues Gleichgewicht hergestellt, und die Drehzahl der Kraftmaschine und die Fahrzeuggeschwindigkeit nehmen auf 2200 U/min und 110 km/h zu. Wenn der Motor-Generator 60 stattdessen Stromerzeugungsdrehmoment anwendet, wobei der Energiespeichereinrichtung 70 Energie zugeführt wird, nehmen die Drehzahl der Kraftmaschine und die Fahrzeuggeschwindigkeit auf 1800 U/min und 90 km/h ab.
  • In diesem veranschaulichenden Beispiel einer Ausführungsform kann die Kraftmaschine 26 alternativ alle vier ihrer Zylinder mit dem zweiten Drehmomentverhältnis durch das Hybridgetriebe 22 zünden, das mit eingerückten Kupplungen 67 und 68 und freilaufendem ersten Motor-Generator hergestellt ist, während der zweite Motor-Generator 80 ebenso freiläuft. Die Kraftmaschine 26 kann bei allen vier zündenden Zylindern annähernd doppelt so viel Drehmoment an die Eingangswelle 32 liefern wie mit nur zwei zündenden Zylindern, so dass das Drehmoment, das sich an der Achse 12 bei vier zündenden Zylindern entwickelt, bei Volllast ausreichend ist, um eine Fahrgeschwindigkeit zu erreichen, die wesentlich höher ist als mit zwei Zylindern, 150 km/h, beispielsweise, wobei die Kraftmaschine 26 auf einer proportional höheren Drehzahl ist, wie etwa 2800 U/min. Darüber hinaus kann die Mindestdrehzahl für den Kraftmaschinenbetrieb bei vier zündenden Zylindern niedriger sein, 1000 U/min zum Beispiel, so dass durch Drosseln der Kraftmaschine 26 (oder andersartiges Einschränken ihres Ausgangs) ein weiter Bereich von Fahrzeugfahrgeschwindigkeiten mit dem zweiten Drehmomentverhältnis von 50 km/h bis 150 km/h, beispielsweise, erreicht werden kann.
  • 3 zeigt eine alternative Anordnung eines Hybridgetriebes 122 in schematischer Form. Die Kraftmaschine 26 ist zur Rotation als eine Einheit mit dem Hohlradelement 44 verbunden, der Motor-Generator 60 ist zur Rotation als eine Einheit mit dem Sonnenradelement 42 verbunden, die rotierende erste Kupplung 67 ist einrückbar, um eine Rotation als eine Einheit des Sonnenradelements 42 und des Trägerelements 46 herzustellen, und die rotierende zweite Kupplung 68 und eine erste Bremse 66 sind funktional mit dem Planetenträgerelement 46 verbunden. Die erste Bremse 66 ist selektiv einrückbar, um das Hohlradelement 46 an dem feststehenden Element 65 festzulegen. Eine Eingangsbremse 69 ist selektiv einrückbar, um das Hohlradelement 44 mit dem feststehenden Element 65 zu verbinden, wodurch das Hohlradelement 44 und die Eingangswelle 32 feststehend gehalten werden. Wenn der Rotor des Motors-Generators 60 feststehend ist, die Kupplung 67 nicht eingerückt ist und die rotierende Kupplung 68 eingerückt ist, dann ist das Drehzahlverhältnis des Getriebes 122, d. h. das Verhältnis der Drehzahl der Eingangswelle 32 zu der Drehzahl der ersten Achse 12, gleich der Drehzahl des Hohlradelements 44 dividiert durch die Drehzahl des Planetenträgerelements 46 multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis des Achsantriebs 50, welches die Zähnezahlen des Zahnradelements 54 dividiert durch die Zähnezahlen des Zahnradelements 52 ist. Wenn das Verhältnis der Zähnezahlen an dem Hohlradelement 44 dividiert durch die Zähnezahlen an dem Sonnenradelement 42R ist, dann beträgt das Drehzahlverhältnis durch den Planetenradsatz 40 in dem Hybridgetriebe 122 (R + 1)/R. R ist immer größer als eins, so dass das Drehzahlverhältnis durch den Planetenradsatz 40 bei feststehendem Sonnenradelement 42 immer größer als eins ist. Das Drehmomentverhältnis des Getriebes 122 ist bei eingerückter Kupplung 68 und nicht eingerückter Kupplung 67 ungeachtet der Drehzahl der Kraftmaschine 26, der Drehzahl des Motors-Generators 60 oder der Drehzahl der ersten Achse 12 ein konstanter Wert. Das Drehmomentverhältnis des Getriebes 122 ist bei feststehendem Motor-Generator 60 ein konstanter Wert gleich dem Drehzahlverhältnis des Getriebes. Im Gegensatz dazu ist das Drehzahlverhältnis des Getriebes 122 nicht konstant, sondern stattdessen stufenlos verstellbar, indem die Drehzahl des Motors-Generators 60 verändert wird.
  • In einer Ausführungsform, anhand eines nicht einschränkenden Beispiels, kann das Drehmomentverhältnis der ersten Achse 12 zu dem Eingangselement 32 in dem Getriebe 122 (d. h. bei eingerückter Kupplung 67 und eingerückter Kupplung 68, dem Achsantriebsübersetzungsverhältnis) während der Konstruktion des Getriebes derart gewählt werden, dass zugelassen wird, dass die Kraftmaschine 26 bei einer Drehzahl bei oder sehr nahe bei der Mindestdrehzahl betrieben werden kann, die für einen kontinuierlichen effizienten Kraftmaschinenbetrieb notwendig ist, d. h. die oben beschriebene Mindestdrehzahl, wenn das Fahrzeug 10 mit einer stetigen Geschwindigkeit fährt. Zum Beispiel können das Planetenübersetzungsverhältnis und das Achsantriebsübersetzungsverhältnis derart gewählt werden, dass die Kraftmaschine 26 bei der Mindestdrehzahl der Kraftmaschine für einen kontinuierlichen Kraftmaschinenbetrieb entlang einer vorbestimmten Volllastkurve betrieben wird, die der mit einer vorbestimmten Zahl von zündenden Zylindern arbeitenden Kraftmaschine 26 zugeordnet ist, wobei das Fahrzeug 10 mit einer stetigen Geschwindigkeit fährt.
  • Die Kombination aus dem Übersetzungsverhältnis des Planetenradsatzes 40, d. h. die relativen Zähnezahlen an dem Hohlradelement 44 und dem Sonnenradelement 42, und dem Übersetzungsverhältnis des ersten Achsantriebs 50 in dem Getriebe 22 oder 122 hat eine besondere Beziehung mit der Kraftmaschine 26 und dem Fahrzeug 10. Der Bereich von Betriebsdrehzahlen der Kraftmaschine geht von der Mindestdrehzahl für den kontinuierlichen Betrieb der Kraftmaschine zu einer Maximaldrehzahl der Kraftmaschine. Wenn die Kraftmaschine 26 eine Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und für eine Zylinderabschaltung ausgestaltet ist, oder wenn die Kraftmaschine 26 eine Kompressionszündungsmaschine, wie etwa ein Dieselmotor, ist, kann ein Betrieb von einigen oder allen der Zylinder 90 der Kraftmaschine 26 ohne Drosselung bei einem geringeren Drehmoment als das Maximum, das von der Kraftmaschine 26 verfügbar ist, vorliegen, um ein größeres Drehmomentverhältnis durch das Getriebe 22 oder 122 zuzulassen.
  • Ein Konstruieren des Getriebes 22 oder 122, so dass die Kraftmaschine 26 ohne Drosselung bei eingerückten Kupplungen 67 und 68 betrieben werden kann, kann vorteilhaft sein. Ein Betreiben der Kraftmaschine 26 ”ohne Drosselung” bedeutet ohne besondere Beschränkung des Durchsatzes von Luft oder eines Luft-Kraftstoff-Gemisches zu einigen oder allen von denjenigen Arbeitskammern der Kraftmaschine 26, die nicht abgeschaltet sind, wenn Zylinderabschaltung verfügbar ist. Eine solche Wahl eines Drehmomentverhältnisses (d. h. das Drehmoment der ersten Achse 12 zu dem Drehmoment des Eingangselements 32, wenn Kupplungen 67 und 68 eingerückt sind und der Motor-Generator 60 feststehend ist) beseitigt die Notwendigkeit, dem Motor-Generator 60 während der Fahrt Energie zuzuführen, Energie, die entweder von der Energiespeichereinrichtung 70 kommen und daher eventuell erschöpft werden würde, oder von dem Motor-Generator 80 in dem elektrischen Antriebsmodul 24 kommen müsste, was bewirken könnte, dass die zweite Achse 16 entgegengesetzt zu der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 10 wirkt. Stattdessen kann in dem Getriebe 22 oder 122 der Motor-Generator 80 in dem elektrischen Antriebsmodul 24 als ein Motor wirken, um zu helfen, die Bewegung des Fahrzeugs 10 aufrechtzuerhalten, um Drehmoment hinzuzufügen, wenn das Fahrzeug bei eingerückten Kupplungen 67 und 68 beschleunigt, oder kann leerlaufen (bei freilaufendem Rotor des Motors-Generators 80), ohne irgendeinen wesentlichen Einfluss auf die Bewegung des Fahrzeugs 10 zu haben.
  • Der Motor-Generator 60 wirkt bei einer sehr niedrigen Drehzahl seines Rotors als eine ”selbsttätige Bremse”, wenn er als ein Generator wirkt, aber er erzeugt weder einen elektrischen Nettoausgang noch erfordert er einen elektrischen Nettoeingang, d. h., wenn der Motor-Generator 60 gerade genug elektrische Leistung erzeugt, um seine eigene Drehung zu verhindern. Wenn der Motor-Generator 60 nicht verwendet wird, um die Kraftmaschine 26 zu starten, d. h. wenn die Kraftmaschine 26 mit ihrem eigenen Startermotor ausgestattet ist, wie etwa ein optionaler Startermotor 82, der in 1 in gestrichelten Linien gezeigt ist, dann müsste der Motor-Generator 60 nicht notwendigerweise ausgestattet sein, um unter irgendwelchen Fahrzeugbetriebsbedingungen als Motor zu arbeiten, und er könnte tatsächlich ausgestaltet sein, um nur als ein Generator betreibbar zu sein. Dies könnte eine vereinfachte Konstruktion des Controllers 64 zulassen, da ein Controller mit einem Satz gesteuerter Schalter in der Regel verwendet wird, um einen aktuellen Motor-Generator als einen Motor zu betreiben, aber eine elektrische Maschine, die nur zur Stromerzeugung in der Lage ist (d. h. ein Generator anstatt ein Motor-Generator) benötigt nur Gleichrichterdioden, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln, was weniger teuer und komplex sein kann, als Schalter einzuschließen, wie etwa Leistungstransistoren, die den Gleichstromfluss aktiv unterbrechen müssen, um Wechselstrom zu erzeugen.
  • Wenn die Energiespeichereinrichtung 70 einen vorbestimmten maximalen Ladezustand bei eingeschalteter Kraftmaschine 26 und eingerückten Kupplungen 67, 68 erreicht, kann der Controller 64 die Kraftmaschine 26 ausschalten, die Kupplung 68 ausrücken und den Motor-Generator 80 steuern, um als ein Motor zu fungieren, wobei die Energiespeichereinrichtung 70 entladen und das Fahrzeug 10 vorangetrieben wird. So wie es hierin verwendet wird, ist die Kraftmaschine 26 ”ausgeschaltet”, wenn kein Kraftstoff zur Verbrennung in der Kraftmaschine 26 zugeführt wird. Die Ausgangswelle 28 der Kraftmaschine kann dennoch rotieren, wenn die Kraftmaschine 26 ausgeschaltet ist. Wenn die Energiespeichereinrichtung 70 einen vorbestimmten minimalen Ladezustand erreicht, wird der Controller 64 den Motor-Generator 60 steuern, um bei eingerückter Kupplung 67 als ein Motor zu fungieren und somit die Kraftmaschine 26 zu starten, und wird dann die Kupplung 68 einrücken, so dass die Kraftmaschine 26 das Fahrzeug 10 wieder vorantreiben wird, wobei der Motor-Generator 60 wieder von dem Controller 64 gesteuert wird, um als ein Generator zu fungieren, so dass das erforderliche Drehzahlverhältnis des Getriebes 22 oder 122 bereitgestellt werden wird. Das heißt, während der Fahrt des Fahrzeugs bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten wird die Kraftmaschine 26 unterbrechend laufen.
  • In dem Getriebe 122 von 3 wird die Bremse 66 eingerückt sein, wenn der Motor-Generator 60 gesteuert wird, um als ein Motor zu arbeiten und somit die Kraftmaschine 26 zu starten. Die Bremse 69 und Kupplung 67 und 68 sind ausgerückt, während der Motor-Generator 60 die Kraftmaschine 26 startet. Die Bremse 66 ist ausgerückt, wenn die Kraftmaschine 26 gestartet wird. Die Ausrückung der Bremse 66 und Einrückung der Kupplung 68 kann synchron sein, was zulässt, dass die Bremse 68 und die Kupplung 66 Klauenkupplungen sein können, obwohl diese stattdessen Plattenkupplungen sein können.
  • Weil das feste zweite Drehmomentverhältnis (und entsprechende feste Drehzahlverhältnis) über Einrückung der ersten Kupplung 67 verfügbar ist, kann ein Betrieb in dem Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung (d. h. wenn Kupplung 67 nicht eingerückt ist) auf Betriebsbedingungen begrenzt sein, bei denen das richtige Drehzahlverhältnis der Drehzahl der ersten Achse 12 zu der Drehzahl der Ausgangswelle 28 der Kraftmaschine bei einem vorbestimmten Kraftmaschinenwirkungsgrad aufrechterhalten wird, ohne dass die Drehzahl der Kraftmaschine 26 unter ihre Mindestdrehzahl in dem Bereich von Betriebsdrehzahlen der Kraftmaschine geht, und ohne Leistung von der Energiespeichereinrichtung 70 zu verwenden. Der Motor-Generator 80 muss somit nicht als ein Generator arbeiten, um den Motor-Generator 60 während des Modus mit Eingangsleistungsverzweigung elektrische Leistung zuzuführen, und die hintere Achse 16 wird somit das Fahrzeug 10 nicht verzögern, während es mit an der ersten Achse 12 aufgebrachten Drehmoment angetrieben wird. Diese Bedingung von entgegenwirkendem Drehmoment ist einer Leistungsschleife, durch die Straße ”zugeordnet”, weil der Motor-Generator 80 Drehmoment an der Achse 14 benötigen würde (d. h. das Drehmoment an den Rädern 18, das durch die Straße bereitgestellt wird), was die gewünschte Bewegung des Fahrzeugs 10 hemmt, um Drehmoment zuzuführen und somit zuzulassen, dass der Motor-Generator 80 als ein Generator fungiert. Optional könnte der Controller 64 den Motor-Generator 80 steuern, um als ein Generator zu fungieren, wobei diese Bedingung entgegenwirkenden Drehmoments geschaffen wird, wenn das Fahrzeug 10 bergabfährt oder verlangsamt, was Situationen sind, in welchen ein bestimmter Betrag an verzögerndem Drehmoment erwünscht sein kann, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 aufrechtzuerhalten.
  • Die Ausgestaltung des Antriebsstrangs 27 ermöglicht eine effiziente Erholung von Radschlupf. Speziell ist der Controller 64 ausgestaltet, um Betriebsparameter zu empfangen, die Radschlupf angeben, wie etwa durch Drehmomentsensoren, die an den Achsen 12, 16 platziert sind. In dem Fall von Radschlupf an einem der Vorderräder 14, das sich als eine abrupte Verringerung des Drehmoments an der Radachse 12 widerspiegelt, kann der Controller 64 Drehmoment auf das andere der Vorderräder 14 aufbringen, indem ein Bremsbefehlssignal erzeugt wird, um ein geeignetes Niveau an Einrückung von Reibbremsmechanismen 20 an den schlupfenden der Vorderräder 14 zu bewirken. Der vordere Motor-Generator 60 kann Reaktionsdrehmoment an dem Planetenradsatz 40 bereitstellen, um zuzulassen, dass die Kraftmaschine 26 die Vorderräder 14 antreibt, und als ein Generator wirken, um dem hinteren Motor-Generator 80 elektrische Leistung zum Antreiben der Hinterräder 18 zuzuführen. Unter diesen Bedingungen, und wenn beide Vorderräder 14 schlupfen, kann dann die Aufbringung von beiden vorderen Reibbremsmechanismen 20 verwendet werden, um das Drehmoment an dem vorderen Motor-Generator 60 zu erhöhen und dadurch den Leistungsfluss zu dem hinteren Motor-Generator 80 und das Drehmoment, das zum Antreiben des Fahrzeugs 10 zugeführt wird, zu erhöhen. Alternativ oder zusätzlich kann der Controller 64 bewirken, dass elektrische Leistung von der Energiespeichereinrichtung 70 zu dem Motor-Generator 80 fließt, und den Motor-Generator 80 steuern, um als ein Motor zu fungieren und dadurch zusätzliches Drehmoment an der Hinterachse 16 aufzubringen, was bei einer Wiederherstellung von Traktion durch das Fahrzeug 10 führt. Noch darüber hinaus kann zusätzlich zu den obigen Schlupferholungsaktionen oder alternativ zu obigen Aktionen der Controller 64 eine Ausrückung der Kupplung 68 bewirken, während der Motor-Generator 60 gesteuert wird, um als ein Generator zu fungieren, wobei elektrische Leistung zu dem Motor-Generator 80 gesendet wird, welcher gesteuert wird, um als ein Motor zu fungieren. Auf diese Weise wird Drehmoment von den schlupfenden Rädern 14 und Achsen 12 weggenommen und auf die Achse 16 aufgebracht.
  • Wenn der Controller 64 ähnlich ermittelt, dass eines oder beide Räder 18 schlupfen, ist der Controller 64 ausgestaltet, um Schlupferholungsaktionen vorzunehmen, die bei der Wiederherstellung von Traktion des Fahrzeugs 10 helfen. Zum Beispiel kann der Controller 64 Gleichstromleistung, die von dem Motor-Generator 60 erzeugt wird, zu der Energiespeichereinrichtung 70 anstatt zu dem Motor-Generator 80 lenken, um das an den Rädern 18 aufgebrachte Drehmoment zu verringern. Alternativ oder zusätzlich kann der Controller 64 Drehmoment auf die Räder 14 und/oder 18 aufbringen, indem ein Bremsbefehlssignal erzeugt wird, um ein geeignetes Niveau an Einrückung von Bremsmechanismen 20 an den Rädern 14 und/oder 18 zu bewirken. Drehmoment, das auf die Räder 14 und dadurch die Achse 12 durch selektive Einrückung der Reibbremsmechanismen 20 aufgebracht wird, kann Schlupfen der Räder 14 verhindern, während momentan das Drehmoment von der Kraftmaschine 26 und Drehmoment an dem Motor-Generator 60 und Ausgangsleistung von dem Motor-Generator 60 aufrechterhalten wird.
  • Das Fahrzeug 10 mit dem Hybridantriebsstrang 27 und mit einem der hybridelektrischen Getriebe 12, 122 ist in einem Reihen-Hybrid-Zustand oder -Betriebsmodus betreibbar. Dieser Modus wird in dem Getriebe 22 hergestellt, wenn der Controller 64 den ersten Motor-Generator 60 derart steuert, dass er bei eingeschalteter Maschine 26 als ein Generator arbeitet, und den zweiten Motor-Generator 80, dass er als ein Motor arbeitet. Der Controller 64 steuert ebenfalls die Kupplung 67 derart, dass sie eingerückt ist, rückt aber die zweite Kupplung 68 nicht ein. Dies stellt einen Reihen-Hybrid-Betriebsmodus mit an den Rädern 18 bereitgestelltem Traktionsdrehmoment her. Das Getriebe 122 ist auf die gleiche Weise betreibbar, wobei die Bremsen 66 und 69 ebenfalls nicht eingerückt sind. Der Motor-Generator 80 kann gesteuert werden, um Vortrieb in der Rückwärtsrichtung vorzusehen, falls dies erwünscht ist, wobei ein Rückwärtsgang mit eingeschalteter Kraftmaschine in dem Reihen-Hybrid-Betriebsmodus bereitgestellt wird.
  • Das Fahrzeug 10 mit dem Hybridantriebsstrang 27 und mit einem der Hybridgetriebe 22, 122 ist auch in einem rein elektrischen Zustand oder Betriebsmodus mit Antrieb einer ersten Achse und einem Motor betreibbar, wenn die Kraftmaschine 26 ausgeschaltet ist, der zweite Motor-Generator 80 ausgeschaltet ist (d. h. nicht mit Leistung beaufschlagt ist) und der Controller 64 den ersten Motor-Generator 60 derart steuert, dass er als ein Motor arbeitet. In dem Getriebe 22 würde der Controller 64 die Kupplungen 67 und 68 derart steuern, dass sie eingerückt sind, und die Kraftmaschine 26 würde in Einklang mit dem ersten Motor-Generator 60 ohne zu zünden umlaufen, wobei sie ausgeschaltet bleibt. In dem Getriebe 122 würde der Controller 124 die Bremse 69 und die Kupplung 68 derart steuern, dass sie eingerückt sind, und die Bremse 66 und die Kupplung 67 wären ausgerückt.
  • Das Fahrzeug 10 mit dem Hybridantriebsstrang 27 und mit einem der Hybridgetriebe 22, 122 ist auch in einem rein elektrischen Betriebsmodus mit Antrieb einer zweiten Achse und einem Motor betreibbar, wenn die Kraftmaschine 26 ausgeschaltet ist, der erste Motor-Generator 60 ausgeschaltet ist und der Controller 64 den zweiten Motor-Generator 80 derart steuert, dass er als ein Motor arbeitet, wobei Drehmoment auf die zweite Achse 16 und Räder 18 aufgebracht wird.
  • Das Fahrzeug 10 mit dem Hybridantriebsstrang 27 und mit einem der Getriebe 22 oder 122 ist auch in einem rein elektrischen Betriebsmodus mit Zweiachsenantrieb und zwei Motoren bei ausgeschalteter Kraftmaschine 26 betreibbar. In dem Getriebe 22 sind die Kupplungen 67 und 68 eingerückt. In dem Getriebe 122 sind die Bremse 69 und die Kupplung 68 eingerückt. Die Motoren-Generatoren 60, 80 werden derart gesteuert, dass sie als Motoren fungieren.
  • Ein neutraler Zustand oder Betriebsmodus ist in dem Fahrzeug 10 mit dem Hybridantriebsstrang 27 und mit einem der Getriebe 22, 122 vorgesehen, wenn keine der Kupplungen 67, 68 eingerückt ist, etwa wenn zwischen dem Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung und dem Reihen-Betriebsmodus übergegangen wird. Der Motor-Generator 80 ist in den neutralen Betriebsmodus dennoch funktional mit der Hinterachse 16 verbunden und kann als ein Motor gesteuert werden, um Drehmoment an der Hinterachse 16 hinzuzufügen, wenn das Getriebe 22 oder 122 sich in dem neutralen Zustand befindet.
  • Zusammengefasst haben der Antriebsstrang 27 mit einem der Getriebe 22, 122 und der Antriebsstrang 227 vier Kupplungseinrückungszustände, die in Tabelle 1 aufgelistet sind, gemeinsam. Das Getriebe 122 kann auch die Bremsen 66, 69 in manchen dieser Zustände benutzen, wie es oben beschrieben ist. TABELLE 1
    ZUSTAND KUPPLUNG 67 KUPPLUNG 68 TYPISCHE VERWENDUNG
    Eingangsleistungsverzweigung AUS EIN Beschleunigung
    Festgang EIN EIN Fahren
    Reihenbetrieb EIN AUS Rein elektrisch und Start/Stopp der Kraftmaschine
    Neutral (elektrisches Getriebe) AUS AUS Übergang zwischen Eingangsleistungsverzweigung und Reihenbetrieb
  • 4 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform eines Fahrzeugs 210, das einen Hybridantriebsstrang 227 und ein hybridelektrisches Getriebe 222 umfasst, die viele gemeinsame Komponenten aufweisen, die mit identischen Bezugszeichen angegeben sind, wie der Hybridantriebsstrang 27 und das hybridelektrische Getriebe 22. Der Hybridantriebsstrang 227 ist eine einzelne Antriebseinheit, die nur eine Achse 212 des Fahrzeugs 210 mit Leistung beaufschlagt. Die Achse 212 kann entweder eine Vorderachse oder eine Hinterachse mit Rädern 218 sein, von denen nur eines gezeigt ist, wobei eine zweite Achse (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 210 nicht mit Leistung beaufschlagt ist. Der zweite Motor-Generator 80 des Hybridantriebsstrangs 227 ist antriebstechnisch mit dem ersten Element 52 des Achsantriebs 50 verbunden und in unterstromigem Leistungsfluss von dem Trägerelement 46 relativ zu der Kupplung 68. Die Kabel 62, die den Controller 64 mit dem Motor-Generator 80 verbinden, sind der Klarheit in den Zeichnungen wegen fragmentiert. Der Hybridantriebsstrang 227 ist in jedem der vier in Tabelle 1 gezeigten Zustände oder Betriebsmodi betreibbar. Wie mit Bezug auf die Antriebsstränge 27 und 127 beschrieben, können die Kupplungen 67 und 68 in dem Reihen-Hybrid-Zustand (Kupplung 67 eingerückt und Kupplung 68 ausgerückt) während eines rein elektrischen Betriebsmodus sein, in welchem der Motor-Generator 80 unter Verwendung von Energie von der Energiespeichereinrichtung 70 als ein Motor arbeitet, während der Motor-Generator 60 freiläuft. Obwohl Kupplung 67 nicht notwendigerweise eingerückt sein muss, damit der Motor-Generator 80 Traktionsdrehmoment in dem rein elektrischen Betriebsmodus liefert, kann der Controller 64, wenn die Kupplung 67 eingerückt ist, den Motor-Generator 60 schnell steuern, um die Kraftmaschine 26 neu zu starten, und dann auch Kupplung 68 schnell einrücken, um in den Zustand mit Eingangsleistungsverzweigung überzugehen, wenn der Ladezustand der Energiespeichereinrichtung 70 auf einen vorbestimmten minimalen Ladezustand fällt.
  • Dementsprechend, auf der Basis der obigen Beschreibung des Fahrzeugs 10, 210 und der Getriebe 22, 122, 222, umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs 10 das Betreiben einer Kraftmaschine 26, die zur Rotation als eine Einheit mit einem ersten Element (d. h. Hohlradelement 44) eines Planetenradsatzes 40 verbunden ist, und das Steuern (über Controller 64) eines ersten Motor-Generators 60, der zur Rotation als eine Einheit mit einem dritten Element (d. h. Sonnenradelement 42) des Planetenradsatzes 40 verbunden ist, und wobei eine erste Achse 12 oder 212 des Fahrzeugs 10 durch einen Achsantrieb 50 angetrieben wird, der funktional mit einem zweiten Element (d. h. Trägerelement 46) des Planetenradsatzes 40 verbindbar ist, um ein erstes Drehmomentverhältnis der ersten Achse 12 oder 212 zu Drehmoment der Kraftmaschine 26 herzustellen, wenn der erste Motor-Generator 60 und somit das Sonnenradelement 42 feststehend ist, wobei mechanisches Drehmoment durch den ersten Motor-Generator 60 aufgebracht wird. Das Verfahren umfasst das Einrücken, über den Controller 64, einer ersten Kupplung 67, die das dritte Element (d. h. Sonnenradelement 42) zur Rotation als eine Einheit mit dem zweiten Element (d. h. Trägerelement 46) verbindet, wodurch ein zweites Drehmomentverhältnis der ersten Achse 12 oder 212 zu Drehmoment der Kraftmaschine 26 hergestellt wird, das zahlenmäßig niedriger als das erste Verhältnis ist, und zwar ohne Drosselung und ohne dass das Drehmoment der Kraftmaschine ein Drehmoment übersteigt, das notwendig ist, um das Fahrzeug 10 oder 210 mit einer stetigen Fahrzeuggeschwindigkeit anzutreiben. Wenn die erste Kupplung 67 nicht eingerückt ist und die zweite Kupplung 68 eingerückt ist, die Kraftmaschine 26 eingeschaltet ist und der Motor-Generator 60 als ein Motor oder als ein Generator arbeitet, wird ein Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung hergestellt. Wenn die Kupplungen 67 und 68 eingerückt sind, die Kraftmaschine 26 eingeschaltet ist und der Motor-Generator 60 als ein Motor oder als ein Generator betrieben wird, wird ein Parallel-Hybrid-Betriebsmodus hergestellt.
  • Das Verfahren umfasst darüber hinaus das Ausrücken einer zweiten Kupplung 68, die das zweite Element (d. h. Trägerelement 46) zur Rotation als eine Einheit mit einem ersten Element 52 des Achsantriebs verbindet, und das Steuern des ersten Motors-Generators 60, um als ein Motor zu fungieren und somit die Kraftmaschine 26 zu starten. Die Kupplung 67 kann eingerückt werden, wenn der Motor-Generator 60 die Kraftmaschine 26 startet, oder in dem Getriebe 122 kann stattdessen die Bremse 66 eingerückt werden. Das Verfahren umfasst das Ausrücken einer zweiten Kupplung 68, die das zweite Element (d. h. Trägerelement 46) zur Rotation als eine Einheit mit einem Element 52 des ersten Achsantriebs 50 verbindet. Das Verfahren kann das Steuern des ersten Motors-Generators 60 umfassen, um als ein Generator zu arbeiten und somit elektrische Leistung an dem zweiten Motor-Generator 80 zu liefern, und das Steuern eines zweiten Motors-Generators 80, um als ein Motor zu fungieren und somit auch eine zweite Achse 16 des Fahrzeugs 10 durch einen zweiten Achsantrieb 72 (oder die Achse 212 des Fahrzeugs 210 durch den Achsantrieb 50), der funktional den zweiten Motor-Generator 80 und die zweite Achse 16 (oder die Achse 212) verbindet, in einem Reihen-Hybrid-Betriebsmodus anzutreiben. Zusätzlich kann das Verfahren das Einrücken einer zweiten Kupplung 68 umfassen, die das zweite Element (d. h. das Trägerelement 46) zur Rotation als eine Einheit mit dem ersten Element 52 des ersten Achsantriebs 50 verbindet, während die erste Kupplung 67 eingerückt bleibt. Das Verfahren kann auch dann das Steuern des ersten Motors-Generators 60 und des zweiten Motors-Generators 80 umfassen, um als Motoren zu arbeiten und somit einen rein elektrischen Betriebsmodus mit Zweiachsantrieb und zwei Motoren vorzusehen.
  • Obgleich die besten Arten zum Ausführen der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute, die die Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims (10)

  1. Hybridfahrzeug, das eine erste Achse und eine zweite Achse aufweist und umfasst: eine Kraftmaschine; einen ersten Motor-Generator; einen zweiten Motor-Generator, der elektrisch mit dem ersten Motor-Generator durch einen Stromrichter und eine Energiespeichereinrichtung verbunden ist; wobei der zweite Motor-Generator zur proportionalen Rotation mit einer der Achsen verbunden ist; ein Getriebe, das umfasst: einen Planetenradsatz, der ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist, die ein Sonnenradelement, ein Hohlradelement und ein Trägerelement umfassen, das eine Mehrzahl von Ritzelrädern lagert, die mit dem Sonnenradelement und dem Hohlradelement kämmen; wobei die Kraftmaschine zur Rotation als eine Einheit mit dem ersten Element des Planetenradsatzes verbunden ist; wobei der erste Motor-Generator zur Rotation als eine Einheit mit dem dritten Element des Planetenradsatzes verbunden ist; einen ersten Achsantrieb, der ein erstes Element und ein zweites Element aufweist; wobei das erste Element des ersten Achsantriebs funktional verbindbar ist, um in Einklang mit dem zweiten Element des Planetenradsatzes zu rotieren, und das zweite Element des ersten Achsantriebs durch das erste Element des ersten Achsantriebs angetrieben ist und zur Rotation als eine Einheit mit der ersten Achse verbunden ist; eine erste Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um irgendwelche zwei der Elemente des Planetenradsatzes zur Rotation als eine Einheit miteinander zu verbinden; wobei der Planetenradsatz ein Verhältnis ins Langsame einer Drehzahl des zweiten Elements des Planetenradsatzes zu einer Drehzahl der Kraftmaschine bereitstellt, wenn der erste Motor-Generator feststeht und die erste Kupplung nicht eingerückt ist; und wobei das Hybridfahrzeug ein erstes Verhältnis eines Drehmoments der ersten Achse zu einem Drehmoment der Kraftmaschine, wenn die erste Kupplung nicht eingerückt ist und der erste Motor-Generator mit Leistung beaufschlagt ist, um Drehmoment auf das dritte Element des Planetenradsatzes aufzubringen, und ein zweites Verhältnis eines Drehmoments der ersten Achse zu einem Drehmoment der Kraftmaschine, das kleiner als das erste Verhältnis ist, aufweist, wenn die erste Kupplung eingerückt ist und keiner von dem ersten und zweiten Motor-Generator mit Leistung beaufschlagt ist, wobei das Hybridfahrzeug in einem Betriebsmodus mit Leistungsverzweigung betreibbar ist, wenn die erste Kupplung nicht eingerückt ist, und in einem Parallel-Betriebsmodus, wenn die erste Kupplung eingerückt ist.
  2. Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das zweite Drehmomentverhältnis das ist, bei welchem die Kraftmaschine ohne Drosselung arbeitet, ohne dass Drehmoment von der Kraftmaschine ein Drehmoment überschreitet, das notwendig ist, um das Fahrzeug mit einer stetigen Fahrzeuggeschwindigkeit voranzutreiben, und wobei der zweite Motor-Generator nicht mit Leistung beaufschlagt ist.
  3. Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die erste Kupplung einrückbar ist, um das zweite Element des Planetenradsatzes zur Rotation als eine Einheit mit dem dritten Element des Planetenradsatzes zu verbinden, und ferner umfassend: eine zweite Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das zweite Element des Planetenradsatzes zur Rotation als eine Einheit mit dem ersten Element des ersten Achsantriebs zu verbinden; und wobei der erste Motor-Generator als ein Motor betreibbar ist, um die Kraftmaschine zu starten, wenn die zweite Kupplung ausgerückt ist und die erste Kupplung eingerückt ist.
  4. Hybridfahrzeug nach Anspruch 3, wobei in einem Reihen-Hybrid-Betriebsmodus der erste Motor-Generator als ein Generator betreibbar ist und der zweite Motor-Generator als ein Motor betreibbar ist, wobei die Kraftmaschine eingeschaltet ist, die erste Kupplung eingerückt ist und die zweite Kupplung nicht eingerückt ist.
  5. Hybridfahrzeug nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das zweite Element des Planetenradsatzes an einem feststehenden Element festzulegen; und wobei der erste Motor-Generator als ein Motor betreibbar ist, um die Kraftmaschine zu starten, wenn die zweite Kupplung ausgerückt ist, die Bremse eingerückt ist und die erste Kupplung ausgerückt ist.
  6. Hybridfahrzeug nach Anspruch 3, wobei das Fahrzeug in einen rein elektrischen Betriebsmodus mit einem Antrieb einer ersten Achse und einem Motor betreibbar ist, wenn die Kraftmaschine ausgeschaltet ist, die erste und zweite Kupplung eingerückt sind, der zweite Motor-Generator nicht mit Leistung beaufschlagt ist und der erste Motor-Generator als ein Motor betrieben wird.
  7. Hybridfahrzeug nach Anspruch 6, ferner umfassend: einen zweiten Achsantrieb, der ein erstes Element und ein zweites Element aufweist; wobei das erste Element des zweiten Achsantriebs funktional zur Rotation als eine Einheit mit dem zweiten Motor-Generator verbunden ist, und das zweite Element des zweiten Achsantriebs durch das erste Element des zweiten Achsantriebs angetrieben ist und zur Rotation als eine Einheit mit der zweiten Achse verbunden ist; und wobei das Fahrzeug in einem rein elektrischen Betriebsmodus mit Zweiachsenantrieb und zwei Motoren betreibbar ist, wenn die Kraftmaschine ausgeschaltet ist, die erste und zweite Kupplung eingerückt sind und der erste Motor-Generator und der zweite Motor-Generator als Motoren betrieben werden.
  8. Hybridfahrzeug nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das erste Element des Planetenradsatzes an einem feststehenden Element festzulegen; und wobei das Fahrzeug in einem rein elektrischen Betriebsmodus mit einem Motor betreibbar ist, wenn die Bremse eingerückt ist, die erste Kupplung ausgerückt ist, die zweite Kupplung eingerückt ist, der zweite Motor-Generator nicht mit Leistung beaufschlagt ist und der erste Motor-Generator als ein Motor betrieben wird.
  9. Hybridfahrzeug, das eine erste Achse und eine zweite Achse aufweist, und umfassend: eine Kraftmaschine; ein Getriebe, das umfasst: einen einfachen Planetenradsatz, der ein Sonnenradelement, ein Hohlradelement und ein Trägerelement aufweist, das eine Mehrzahl von Ritzelrädern lagert, die mit dem Sonnenradelement und dem Hohlradelement kämmen; wobei die Kraftmaschine zur Rotation als eine Einheit mit dem Hohlradelement verbunden ist; einen ersten Achsantrieb, der ein erstes Element und ein zweites Element aufweist; wobei das erste Element des ersten Achsantriebs funktional verbindbar ist, um in Einklang mit dem Trägerelement zu rotieren, und das zweite Element des ersten Achsantriebs durch das erste Element angetrieben ist und zur Rotation als eine Einheit mit der ersten Achse verbunden ist; einen ersten Motor-Generator, der zur Rotation als eine Einheit mit dem Sonnenradelement verbunden ist; eine erste Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Trägerelement zur Rotation als eine Einheit mit dem Sonnenradelement zu verbinden; wobei der Planetenradsatz ein Verhältnis ins Langsame einer Drehzahl des Trägerelements zu einer Drehzahl der Kraftmaschine bereitstellt, wenn das Sonnenradelement feststehend ist; eine zweite Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Trägerelement zur Rotation als eine Einheit mit dem ersten Element des ersten Achsantriebs unterstromig von der ersten Kupplung zu verbinden; einen zweiten Motor-Generator, der ständig funktional mit einer der Achsen verbunden ist; wobei das Hybridfahrzeug aufweist: ein erstes Verhältnis eines Drehmoments der ersten Achse zu einem Drehmoment der Kraftmaschine, wenn die erste Kupplung nicht eingerückt ist, die zweite Kupplung eingerückt ist, der erste Motor-Generator mit Leistung beaufschlagt ist, um Drehmoment auf das Sonnenradelement aufzubringen, und der zweite Motor-Generator nicht mit Leistung beaufschlagt ist, und ein zweites Verhältnis eines Drehmoments der ersten Achse zu einem Drehmoment der Kraftmaschine, das kleiner als das erste Verhältnis ist, wenn die erste Kupplung eingerückt ist und zumindest einer von dem ersten und zweiten Motor-Generator mit Leistung beaufschlagt ist; und wobei das Hybridfahrzeug dadurch in einen Betriebsmodus mit Leistungsverzweigung betreibbar ist, wenn die erste Kupplung nicht eingerückt ist und die zweite Kupplung eingerückt ist, und in einem Parallel-Hybrid-Betriebsmodus, wenn sowohl die erste Kupplung als auch die zweite Kupplung eingerückt sind.
  10. Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs, das eine Kraftmaschine, einen ersten Motor-Generator, einen zweiten Motor-Generator, eine erste Antriebsachse, eine zweite Antriebsachse und einen Planetenradsatz mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Element aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Steuern des ersten Motors-Generators über einen Controller, um Drehmoment auf das dritte Element des Planetenradsatzes aufzubringen; wobei der erste Motor-Generator zur Rotation als eine Einheit mit dem dritten Element des Planetenradsatzes verbunden ist; wobei der zweite Motor-Generator funktional zur proportionalen Rotation mit einer der Antriebsachsen verbunden ist; wobei die Kraftmaschine funktional zur Rotation als eine Einheit mit dem ersten Element des Planetenradsatzes verbunden ist, und die erste Antriebsachse durch einen ersten Achsantrieb angetrieben ist, der funktional mit dem zweiten Element des Planetenradsatzes verbindbar ist, wodurch ein erstes Verhältnis eines Drehmoments der ersten Antriebsachse zu einem Drehmoment der Kraftmaschine hergestellt wird, wenn eine erste Kupplung, die irgendwelche zwei der Elemente des Planetenradsatzes zur Rotation als eine Einheit verbindet, nicht eingerückt ist; und Einrücken der ersten Kupplung, um ein zweites Verhältnis eines Drehmoments der ersten Antriebsachse zu einem Drehmoment der Kraftmaschine, das keiner als das erste Verhältnis ist, herzustellen.
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