DE102018103156A1 - Powertrain with serial hybrid drive with mechanical bypass and decoupled electric motor - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang (1) für ein Hybridkraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine (2), einer zwischen einer Ausgangswelle (3) der Verbrennungskraftmaschine (2) und einer Abtriebswelle (4) eingesetzten mechanischen Getriebeeinrichtung (5), einem Generator (6), welcher Generator (6) derart mit der Ausgangswelle (3) zusammenwirkt, dass eine im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (2) erzeugte mechanische Energie durch den Generator (6) in eine elektrische Energie wandelbar ist, sowie einem über eine Leistungselektronik (7) mit dem Generator (6) verbundenen Elektromotor (8), welcher Elektromotor (8) mittels einer ersten Kupplung (9) derart mit der Abtriebswelle (4) zusammenwirkt, dass die durch den Generator (6) erzeugte elektrische Energie von dem Elektromotor (8) zum Antrieb der Abtriebswelle (4) nutzbar ist.

The invention relates to a drive train (1) for a hybrid motor vehicle, having an internal combustion engine (2), a mechanical transmission device (5) inserted between an output shaft (3) of the internal combustion engine (2) and an output shaft (4), a generator (6), which generator (6) interacts with the output shaft (3) in such a way that mechanical energy generated by the generator (6) during operation of the internal combustion engine (2) can be converted into electrical energy, as well as via power electronics (7) to the generator (6) connected electric motor (8), which electric motor (8) by means of a first clutch (9) so with the output shaft (4) cooperates, that by the generator (6) generated electrical energy from the electric motor (8) for driving the Output shaft (4) is available.

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft einen (Hybrid-)Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug, wie einen hybriden Pkw, Lkw, Bus oder sonstiges Nutzfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine, einem Generator, einem Elektromotor sowie einer mechanischen Getriebeeinrichtung.The invention relates to a (hybrid) powertrain for a hybrid motor vehicle, such as a hybrid car, truck, bus or other commercial vehicle, with an internal combustion engine, a generator, an electric motor and a mechanical transmission device.

Gattungsgemäße Antriebsstränge sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart dieDE 10 2016 213 156 A1 einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor, einem in seiner Antriebsdrehrichtung umkehrbaren Elektromotor sowie einem Getriebe.Generic drive trains are already well known from the prior art. For example, the DE 10 2016 213 156 A1 a drive train for a hybrid vehicle, with an internal combustion engine, an electric motor reversible in its driving direction and a transmission.

Somit sind prinzipiell Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt, bei denen eine serielle Anordnung der Verbrennungskraftmaschine des Elektromotors sowie der Getriebeeinrichtung umgesetzt ist. Des Weiteren ist allgemein bekannt, die Verbrennungskraftmaschine mechanisch mit einem elektrischen Generator zu koppeln. Der Generator wandelt eine mechanische Leistung in eine elektrische Leistung um, wobei die elektrische Leistung wiederum dazu verwendet wird, den Elektromotor anzutreiben. Der Antrieb des Fahrzeuges durch den Elektromotor erfolgt insbesondere in einem rein elektrischen Betrieb oder in einem Betrieb, in dem sowohl die Verbrennungskraftmaschine als auch der Elektromotor (unterstützend) aktiv sind. Der Elektromotor ist mittels eines mechanischen Antriebsstrangs mit fester Übersetzung mit Rädern des Kraftfahrzeuges gekoppelt. Auch ist es bekannt, elektrische Energiespeicher einzusetzen, um Differenzen der momentanen Leistung des Generators und des Elektromotors auszugleichen. Dies erfolgt mit dem Ziel, die Verbrennungskraftmaschine möglichst immer in Betriebspunkten mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad zu betreiben, um das Fahrzeug zeitweise auch rein elektrisch betreiben zu können und um kurzfristige hohe Antriebsleistungen abzudecken. Auch ist es bereits bekannt, die entsprechende mechanische Getriebeeinrichtung wahlweise zuzuschalten, um eine direkte mechanische Koppelung der Verbrennungskraftmaschine mit dem Abtrieb des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen.Thus, in principle embodiments of the prior art are known in which a serial arrangement of the internal combustion engine of the electric motor and the transmission device is implemented. Furthermore, it is generally known to mechanically couple the internal combustion engine with an electric generator. The generator converts a mechanical power into an electrical power, wherein the electrical power is in turn used to drive the electric motor. The drive of the vehicle by the electric motor takes place in particular in a purely electrical operation or in an operation in which both the internal combustion engine and the electric motor (supporting) are active. The electric motor is coupled by means of a mechanical drive train with fixed translation with wheels of the motor vehicle. It is also known to use electrical energy storage to compensate for differences in the instantaneous power of the generator and the electric motor. This is done with the aim of operating the internal combustion engine whenever possible at operating points with the highest possible efficiency in order to operate the vehicle at times purely electrically and to cover short-term high drive power. Also, it is already known to selectively switch on the corresponding mechanical transmission device in order to enable a direct mechanical coupling of the internal combustion engine with the output of the motor vehicle.

Der Nachteil dieser aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen besteht jedoch darin, dass bei rein verbrennungsmotorischem Antrieb, d.h. bei Antrieb rein über die Verbrennungskraftmaschine, sowie nicht aktivem Generator, der Generator und der Elektromotor mit der entsprechenden Drehzahl mitdrehen. Auch wenn diese keine oder nur eine minimale elektrische Leistung erzeugen bzw. verbrauchen, da die Drehmomentübertragung ausschließlich über die mechanische Getriebeeinrichtung stattfinden soll, werden doch gewisse mechanische Schleppmomente, z.B. aufgrund von Wirbelstromverlusten / von Reibung, etc., seitens des Generators und des Elektromotors erzeugt. Diese Schleppmomente führen zu Verlusten und verschlechtern den Gesamtwirkungsgrad des Antriebsstranges.However, the disadvantage of these known from the prior art embodiments is that in purely internal combustion engine drive, i. when driving purely on the internal combustion engine, as well as non-active generator, the generator and the electric motor with the corresponding speed rotate. Even though these generate no or only minimal electrical power, since the torque transmission is to take place exclusively via the mechanical transmission device, certain mechanical drag torques, e.g. due to eddy current losses / friction, etc., generated by the generator and the electric motor. These drag torques lead to losses and worsen the overall efficiency of the drive train.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und einen Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, dessen Wirkungsgrad weiter verbessert wird.It is therefore the object of the present invention to overcome the disadvantages known from the prior art and to provide a drive train for a hybrid motor vehicle whose efficiency is further improved.

Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug weist eine Verbrennungskraftmaschine, eine zwischen einer Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine und einer Abtriebswelle eingesetzte mechanische Getriebeeinrichtung, einen Generator, welcher Generator derart mit der Ausgangswelle zusammenwirkt, dass eine im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine erzeugte mechanische Energie durch den Generator in eine elektrische Energie wandelbar ist, sowie einen über eine Leistungselektronik mit dem Generator verbundenen Elektromotor aufweist, wobei der Elektromotor mittels einer ersten Kupplung derart mit der Abtriebswelle zusammenwirkt, dass die durch den Generator erzeugte elektrische Energie von dem Elektromotor zum Antrieb der Abtriebswelle nutzbar ist.This is inventively achieved by the subject matter ofclaim 1. The powertrain according to the invention for a hybrid motor vehicle has an internal combustion engine, a mechanical transmission device inserted between an output shaft of the internal combustion engine and an output shaft, a generator, which generator cooperates with the output shaft such that a mechanical energy generated during operation of the internal combustion engine by the generator into an electrical energy is convertible, and has a power electronics connected to the generator electric motor, wherein the electric motor by means of a first coupling such with the output shaft cooperates, that the electrical energy generated by the generator from the electric motor for driving the output shaft is usable.

Durch das Vorsehen der ersten Kupplung ist der Elektromotor wahlweise vom übrigen Antriebsstrang abkoppelbar. In der geöffneten Stellung der ersten Kupplung wird daher ein Mitdrehen der Bestandteile des Elektromotors mit den übrigen drehenden Bestandteilen des Antriebsstranges vermieden. Dadurch werden die Schleppverluste seitens des Elektromotors deutlich reduziert und der Gesamtwirkungsgrad des Antriebsstranges verbessert.By providing the first clutch, the electric motor can optionally be decoupled from the rest of the drive train. In the open position of the first clutch therefore co-rotation of the components of the electric motor with the other rotating components of the drive train is avoided. As a result, the drag losses are significantly reduced by the electric motor and improves the overall efficiency of the drive train.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.Further advantageous embodiments are claimed with the subclaims and explained in more detail below.

Demnach ist es ebenfalls von Vorteil, wenn die erste Kupplung so ausgebildet und eingesetzt ist, dass die Abtriebswelle in einer geöffneten Stellung der ersten Kupplung vollständig rotatorisch von dem Elektromotor, d.h. einer Triebwelle des Elektromotors, entkoppelt ist. Dadurch wird die Gefahr des Auftretens unerwünschter Schleppverluste weiter reduziert.Accordingly, it is also advantageous if the first clutch is configured and deployed such that the output shaft in an open position of the first clutch is fully rotationally driven by the electric motor, i. a drive shaft of the electric motor, is decoupled. This further reduces the risk of undesirable drag losses.

Von Vorteil ist es demnach auch, wenn der Antriebsstrang um eine zweite Kupplung erweitert ist, wobei diese zweite Kupplung so ausgebildet und eingesetzt ist, dass die Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine in einer geöffneten Stellung der zweiten Kupplung vollständig rotatorisch von dem Generator, d.h. einer Antriebswelle des Generators, entkoppelt ist. Der Generator ist daher seitens der Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine abkoppelbar, wodurch die Schleppverluste nochmals deutlich reduziert werden können.Accordingly, it is also advantageous if the drive train is extended by a second clutch, wherein this second clutch is designed and used so that the output shaft of the internal combustion engine in an open position of the second clutch is completely rotationally decoupled from the generator, ie a drive shaft of the generator. The generator is therefore decoupled from the output shaft of the internal combustion engine, whereby the drag losses can be significantly reduced again.

Sind/ist die erste Kupplung und/oder die zweite Kupplung als Formschlusskupplung(en), vorzugsweise als Klauenkupplung(-en) ausgebildet, sind diese Kupplungen besonders langlebig ausgebildet. Zudem sind Klauenkupplungen mit relativ geringen Energieverlusten zu öffnen bzw. zu schließen. In weiteren Ausführungen sind/ist die erste Kupplung und/oder die zweite Kupplung alternativ als Reibkupplung realisiert.Are / is the first clutch and / or the second clutch formed as a form-locking coupling (s), preferably as a dog clutch (-en), these couplings are designed to be particularly durable. In addition, jaw clutches with relatively low energy losses to open or close. In other embodiments, the first clutch and / or the second clutch are / is alternatively realized as a friction clutch.

Weiter bevorzugt sind/ist die erste Kupplung und/oder die zweite Kupplung mit einer Sperrsynchronisierung oder einer mechanischen Differenzdrehzahlsperre (welche ein Schalten nur bei annähernd synchroner Drehzahl zulässt, aber keinen nennenswerten Energieaustausch zum Angleichen der Drehzahlen bewirkt) ausgestattet.Further preferred are / is the first clutch and / or the second clutch with a lock synchronization or a mechanical differential speed lock (which allows switching only at approximately synchronous speed, but does not cause any significant energy exchange to equalize the speeds) equipped.

Ist eine Eingangswelle der mechanischen Getriebeeinrichtung über eine dritte Kupplung mit der Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine wirkverbunden / gekoppelt / koppelbar, wird der Wirkungsgrad des Antriebsstranges bei einem rein elektrischen Antrieb durch den Elektromotor weiter verbessert. Die Getriebeeinrichtung ist (in einer geöffneten Stellung der dritten Kupplung) eingangsseitig von der Verbrennungskraftmaschine abgetrennt.If an input shaft of the mechanical transmission device is operatively connected / coupled / coupled via a third clutch to the output shaft of the internal combustion engine, the efficiency of the drive train is further improved in a purely electric drive by the electric motor. The transmission device is separated (in an open position of the third clutch) on the input side of the internal combustion engine.

Ist die dritte Kupplung als Reibkupplung ausgebildet, wird ein Umschalten zwischen den unterschiedlichen Betriebsmodi des Antriebsstranges erleichtert. Durch die Reibkupplung können die zu verbindenden Bestandteile über einen Schlupfbetrieb möglichst langsam auf die gleiche Drehzahl gebracht werden. Dadurch wird der Fahrkomfort weiter verbessert. In weiteren Ausführungen ist die dritte Kupplung als Formschlusskupplung, vorzugsweise als Klauenkupplung, (weiter bevorzugt mit Sperrsynchronisierung oder einer mechanischen Differenzdrehzahlsperre) ausgebildet.If the third clutch is designed as a friction clutch, switching between the different operating modes of the drive train is facilitated. Due to the friction clutch, the components to be connected can be brought as slowly as possible to the same speed via a slip operation. This further improves ride comfort. In further embodiments, the third clutch is designed as a form-locking coupling, preferably as a dog clutch, (more preferably with lock synchronization or a mechanical differential speed lock).

In diesem Zusammenhang hat es sich ebenfalls als zweckmäßig herausgestellt, wenn eine Ausgangswelle der mechanischen Getriebeeinrichtung über eine vierte Kupplung mit der Abtriebswelle wirkverbunden / gekoppelt / koppelbar ist. Dadurch lässt sich die Getriebeeinrichtung gänzlich von dem Antriebsstrang abtrennen.In this context, it has also proved to be expedient if an output shaft of the mechanical transmission device via a fourth clutch with the output shaft operatively connected / coupled / coupled. As a result, the transmission device can be completely separated from the drive train.

Die vierte Kupplung ist vorteilhafterweise als Formschlusskupplung, vorzugsweise als Klauenkupplung oder als Freilaufeinheit, realisiert, um auch für diese Kupplung einen möglichst langlebigen Einsatz zu ermöglichen. Die vierte Kupplung weist dann weiter bevorzugt eine Sperrsynchronisierung oder eine mechanische Differenzdrehzahlsperre auf. Alternativ gemäß weiteren Ausführungen ist die vierte Kupplung als Reibkupplung ausgebildet.The fourth clutch is advantageously realized as a form-locking coupling, preferably as a claw coupling or as a freewheel unit, in order to enable as long-lasting a use as possible for this coupling. The fourth clutch then further preferably has a lock synchronization or a mechanical differential speed lock. Alternatively, according to further embodiments, the fourth clutch is designed as a friction clutch.

Auch ist es möglich in weiteren Ausführungen sowohl die dritte Kupplung als auch die vierte Kupplung als Reibkupplungen auszubilden.It is also possible in other embodiments to form both the third clutch and the fourth clutch as friction clutches.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestallt, wenn eine der beiden dritten und vierten Kupplungen als Reibkupplung ausgebildet ist und die andere beiden dritten und vierten Kupplungen als Formschlusskupplung ausgebildet ist. Auch hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestallt, wenn sowohl die dritte Kupplung als auch die vierte Kupplung jeweils als Formschlusskupplung ausgebildet sind.It has proved to be particularly advantageous if one of the two third and fourth clutches is designed as a friction clutch and the other two third and fourth clutches is designed as a form-locking clutch. Also, it has proven to be particularly advantageous if both the third clutch and the fourth clutch are each formed as a form-locking coupling.

Die erste Kupplung und die zweite Kupplungen sind vorteilhafterweise unabhängig voneinander steuerbar / schaltbar. Auch die dritte Kupplung sowie die vierte Kupplung sind vorteilhafterweise unabhängig voneinander sowie von der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung steuerbar / schaltbar.The first clutch and the second clutches are advantageously independently controllable / switchable. Also, the third clutch and the fourth clutch are advantageously independent of each other and controlled by the first clutch and the second clutch / switchable.

Die mechanische Getriebeeinrichtung ist vorteilhafterweise so ausgeführt, dass sie einen Gang oder mehrere (schaltbare) Gänge aufweist.The mechanical transmission device is advantageously designed so that it has one or more (switchable) gears.

Diesbezüglich ist es auch von Vorteil, wenn die mechanische Getriebeeinrichtung zusätzlich einen internen neutralen Gang aufweist, sodass die Schleppverluste hinsichtlich der Getriebeeinrichtung bei einem rein elektrischen Antrieb über den Elektromotor reduziert werden. Bei einer derartigen Ausführung kann prinzipiell auf die dritte und/oder vierte Kupplung verzichtet werden.In this regard, it is also advantageous if the mechanical transmission device additionally has an internal neutral gear, so that the drag losses are reduced with respect to the transmission device in a purely electric drive via the electric motor. In such an embodiment can be dispensed in principle to the third and / or fourth clutch.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die mechanische Getriebeeinrichtung ein stufenlos verstellbares Umschlingungsgetriebe (CVT-Getriebe) ist oder ein stufenlos verstellbares Umschlingungsgetriebe (als Teileinheit) aufweist. In diesem Fall ist das Vorsehen der dritten und/oder vierten Kupplung besonders nützlich, um entsprechende Schleppverluste bei einem rein elektromotorischen Betrieb zu vermeiden.Furthermore, it is advantageous if the mechanical transmission device is a continuously variable belt transmission (CVT transmission) or has a continuously variable belt transmission (as a subunit). In this case, the provision of the third and / or fourth clutch is particularly useful to avoid corresponding drag losses in a purely electric motor operation.

In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein serieller Hybridantrieb mit einer mechanischen Überbrückung und einer abkoppelbaren E-Maschine (Elektromotor) in einem Antriebsstrang realisiert. Der Antriebsstrang weist sowohl einen mechanischen Leistungspfad als auch einen parallel dazu ausgebildeten elektrischen Leistungspfad auf. Es sind (zusätzliche) Kupplungen vorgesehen, um einen elektrischen Generator und/oder eine elektrische Maschine (Elektromotor) von dem hybriden Antriebsstrang mechanisch zu entkoppeln.In other words, according to the invention, a serial hybrid drive with a mechanical bridging and a decoupled electric motor (electric motor) is thus realized in a drive train. The powertrain has both a mechanical power path and a parallel formed electrical power path. There are (additional) couplings provided to an electric generator and / or a mechanically decoupling the electric machine (electric motor) from the hybrid drive train.

Die jeweiligen Kupplungen, d.h. die erste Kupplung und optional die zweite Kupplung, die dritte Kupplung und/oder die vierte Kupplung, wirken derart mit einer entsprechenden Steuereinheit zusammen, dass diese unabhängig voneinander ansteuerbar, d.h. zwischen ihrer geschlossenen und geöffneten Stellung verbringbar sind.The respective couplings, i. the first clutch and optionally the second clutch, the third clutch and / or the fourth clutch cooperate with a corresponding control unit in such a way that they can be controlled independently of each other, i. be brought between their closed and open position.

Bei Umsetzen der mechanischen Getriebeeinrichtung mit einem oder mehreren schaltbaren Gängen in Kombination mit einem internen neutralen Gang hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Drehzahl an der Verbrennungskraftmaschine so eingeregelt wird, dass der einzulegende interne Gang der mechanischen Getriebeeinrichtung annähernd synchron läuft. Bei annähernd synchronem Lauf wird dann der jeweilige Gang eingelegt. Hierbei können prinzipiell die dritte Kupplung und/oder die vierte Kupplung entfallen.When converting the mechanical transmission device with one or more switchable gears in combination with an internal neutral gear, it has been found to be particularly advantageous when the speed is adjusted to the internal combustion engine so that the internal gear to be engaged of the mechanical transmission device runs approximately synchronously. At approximately synchronous run then the respective gear is engaged. In principle, the third clutch and / or the fourth clutch can be dispensed with here.

Bei Umsetzen der mechanischen Getriebeeinrichtung ohne einen internen schaltbaren neutralen Gang und prinzipiell relativ geringen internen Schleppverlusten, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Drehzahl an der Verbrennungskraftmaschine so eingeregelt wird, dass die beiden Wellen an der dritten oder vierten Kupplung annähernd synchron drehen. In der Ausgangssituation zuvor sind die beiden (dritten und vierten) Kupplungen oder jeweils die dritte oder vierte Kupplung geöffnet. In diesem Zustand ist es prinzipiell auch möglich, lediglich eine der beiden (dritten und vierten) Kupplungen vorzusehen. Bei annähernd synchronem Lauf der jeweiligen Wellenbestandteile der (dritten und vierten) Kupplungen wird die jeweilige (dritte und vierte) Kupplung geschlossen.When converting the mechanical transmission device without an internal switchable neutral gear and in principle relatively low internal drag losses, it has been found to be advantageous if the speed is adjusted to the internal combustion engine so that the two shafts rotate approximately synchronously at the third or fourth clutch. In the initial situation before the two (third and fourth) clutches or each of the third or fourth clutch are open. In this state, it is in principle also possible to provide only one of the two (third and fourth) couplings. With approximately synchronous running of the respective shaft components of the (third and fourth) clutches, the respective (third and fourth) clutch is closed.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit bei Umsetzen der mechanischen Getriebeeinrichtung keinen internen schaltbaren neutralen Gang vorzusehen, wobei die mechanische Getriebeeinrichtung dann insbesondere als CVT-Getriebe, vorzugsweise mit Umschlingungskette, realisiert ist. In dieser Ausführung werden vorzugsweise zusätzlich sowohl die dritte Kupplung als auch die vierte Kupplung benötigt, sodass die mechanische Getriebeeinrichtung vollständig abgekoppelt werden kann und somit die Schleppverluste minimiert werden. Mindestens eine der beiden dritten und vierten Kupplungen ist so auszubilden, dass sie ein ausreichendes Reibmoment überträgt, um die mechanische Getriebeeinrichtung während der Fahrt des Kraftfahrzeuges auf Betriebsdrehzahl beschleunigen zu können. Zum Umschalten der mechanischen Getriebeeinrichtung wird die Getriebeeinrichtung zuerst mittels der (dritten) Kupplung mit Reibmomentübertragung auf Betriebsdrehzahl beschleunigt. Anschließend wird diese vollständig geschlossen. Nachdem die eine Kupplung (entweder die dritte oder vierte Kupplung) geschlossen ist, während die Verbrennungskraftmaschine und/oder im Fall eines CVT-Getriebes, die Übersetzung des CVT-Getriebes so einregelt, dass die andere der beiden dritten und vierten Kupplungen ebenfalls annähernd synchron läuft. Bei annähernd synchronen Drehzahlen an der anderen der beiden dritten und vierten Kupplungen wird diese ebenfalls geschlossen. Die als letztes zu schließende Kupplung der beiden dritten und vierten Kupplungen kann ebenfalls formschlüssig, vorzugsweise mit Sperrsynchronisierung oder einer mechanischen Differenzdrehzahlsperre ausgeführt werden. Vorzugsweise erfolgt das Beschleunigen auf Betriebsdrehzahl der mechanischen Betriebseinrichtung mittels der dritten Kupplung aufgrund der geringen zu übertragenden Drehmomente.Furthermore, there is the possibility when converting the mechanical transmission device to provide no internal switchable neutral gear, wherein the mechanical transmission device is then realized in particular as a CVT transmission, preferably with looping chain. In this embodiment, both the third clutch and the fourth clutch are preferably additionally required, so that the mechanical transmission device can be completely decoupled and thus the drag losses are minimized. At least one of the two third and fourth clutches is to be designed so that it transmits a sufficient frictional torque in order to accelerate the mechanical transmission device during operation of the motor vehicle to operating speed can. To switch the mechanical transmission device, the transmission device is first accelerated to operating speed by means of the (third) clutch with Reibmomentübertragung. Subsequently, this is completely closed. After the one clutch (either the third or fourth clutch) is closed, while the internal combustion engine and / or in the case of a CVT, the ratio of the CVT gear so that the other of the two third and fourth clutches also runs approximately synchronously , At approximately synchronous speeds at the other of the two third and fourth clutches this is also closed. The last to be closed clutch of the two third and fourth clutches can also be executed positively, preferably with lock synchronization or a mechanical differential speed lock. Preferably, the acceleration takes place at operating speed of the mechanical operating device by means of the third clutch due to the low torque to be transmitted.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand einer Figur näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben sind.The invention will now be explained in more detail with reference to a figure, in which context also different embodiments are described.

Es zeigt die einzige

• 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Hybridantriebsstranges nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei die Anordnung unterschiedlicher in dem Antriebsstrang eingesetzter Kupplungen gut zu erkennen ist.

It shows the only one

• 1 a schematic view of a hybrid powertrain according to the invention according to a preferred embodiment, wherein the arrangement of different couplings used in the drive train is clearly visible.

Die Figur ist lediglich schematischer Natur und dient ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.The figure is merely schematic in nature and is for the sole purpose of understanding the invention.

In1 ist der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen hybriden Antriebsstrangs1, wie er im Betrieb in einem hybriden Kraftfahrzeug / Hybridkraftfahrzeug eingesetzt ist, zu erkennen. Der Antriebsstrang1 weist auf übliche Weise eine Verbrennungskraftmaschine2 und einen Elektromotor8 auf, die in Abhängigkeit eines gewählten Betriebsmodus des Antriebsstranges1 gemeinsam oder getrennt voneinander auf eine Abtriebswelle4 antreibend einwirken. Die Abtriebswelle4 ist auf typische Weise mit einem hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Differential zum Verteilen der Antriebskraft auf mehrere Räder16 oder lediglich mit einem Rad16 des Kraftfahrzeugs weiter gekoppelt und daher auch als Radantriebswelle bezeichnet. Die Abtriebswelle4 ist daher Teil eines Abtriebs des Antriebsstrangs1.In 1 is the basic structure of a hybrid drive train according to theinvention 1 , as used in operation in a hybrid motor vehicle / hybrid motor vehicle to recognize. Thepowertrain 1 has in the usual way aninternal combustion engine 2 and an electric motor 8th depending on a selected operating mode of thedrive train 1 together or separately from each other on anoutput shaft 4 interacting with it. Theoutput shaft 4 is typically with a differential, not shown here for clarity, for distributing the driving force to a plurality ofwheels 16 or just with abike 16 the motor vehicle further coupled and therefore also referred to as the wheel drive shaft. Theoutput shaft 4 is therefore part of an output of thedrive train 1 ,

Der Antriebsstrang1 weist zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete / schaltbare Leistungspfade17,18 auf. Ein elektrischer Leistungspfad17 weist neben dem Elektromotor8 einen Generator6 auf. Der Generator6 ist mit einer Ausgangswelle3 der Verbrennungskraftmaschine2 koppelbar. Hierfür ist eine zweite Kupplung10 in dem Antriebsstrang1 zwischen dem Generator6 und der Ausgangswelle3 der Verbrennungskraftmaschine2 eingesetzt. Die zweite Kupplung10 verbindet in ihrer geschlossenen Stellung die Ausgangswelle3 drehfest mit einer Generatorwelle19 des Generators6. In einer geöffneten Stellung der zweiten Kupplung10 ist die Generatorwelle19 vollständig rotatorisch von der Ausgangswelle3 entkoppelt. Die als Antriebswelle des Generators6 dienende Generatorwelle19 überträgt bei eingeschalteter Verbrennungskraftmaschine2 sowie geschlossener Stellung der zweiten Kupplung10 mechanische Energie in den Generator6 hinein, um dort die mechanische Energie in elektrische Energie zu wandeln. Die zweite Kupplung10 ist als optional anzusehen, da der größere Verbrauchsvorteil durch eine nachfolgend näher beschriebene erste Kupplung9 erreicht wird. In weiteren Ausführungen ist daher auf die zweite Kupplung10 verzichtet und die Ausgangswelle3 bspw. dauerhaft mit der Generatorwelle19 drehfest verbunden.Thepowertrain 1 has two substantially parallel /switchable power paths 17 . 18 on. Anelectrical power path 17 points next to the electric motor 8th agenerator 6 on. Thegenerator 6 is with anoutput shaft 3 theinternal combustion engine 2 coupled. This is a second clutch 10 in thatpowertrain 1 between thegenerator 6 and theoutput shaft 3 theinternal combustion engine 2 used. The second clutch 10 connects in its closed position, theoutput shaft 3 rotatably with agenerator shaft 19 of thegenerator 6 , In an open position of the second clutch 10 is thegenerator shaft 19 completely rotational from theoutput shaft 3 decoupled. The as drive shaft of thegenerator 6serving generator shaft 19 transmits when the internal combustion engine is switched on 2 and closed position of the second clutch 10 mechanical energy in thegenerator 6 into it, to convert the mechanical energy into electrical energy. The second clutch 10 is to be regarded as optional, since the greater consumption advantage by a first clutch described in more detail below 9 is reached. In other embodiments is therefore on the second clutch 10 dispensed and theoutput shaft 3 eg permanently with thegenerator shaft 19 rotatably connected.

Der Generator6 ist ausgangsseitig, d.h. hinsichtlich eines elektrischen Ausgangs, mit einer Leistungselektronik7 (elektrisch) verbunden. Die Leistungselektronik7 dient einerseits zum (elektrischen) Verbinden des Generators6 mit dem Elektromotor8. Somit ist ein elektrischer Eingang des Elektromotors8 mit dem elektrischen Ausgang des Generators6 (über die Leistungselektronik7) gekoppelt. Zum Zwischenspeichern von elektrischer Energie ist ein Speicher15 mit der Leistungselektronik7 verbunden. Der Speicher15 ist auf typische Weise als Batterie / Akkumulator / Superkondensator realisiert. Eine Triebwelle20 des Elektromotors8 ist drehfest mit einem Rotor des Elektromotors8 verbunden und bildet somit den (mechanischen) Ausgang des Elektromotors8.Thegenerator 6 is the output side, ie with respect to an electrical output, with power electronics 7 (electrically) connected. Thepower electronics 7 serves on the one hand for (electrically) connecting thegenerator 6 with the electric motor 8th , Thus, an electrical input of the electric motor 8th with the electrical output of the generator 6 (via the power electronics 7 ) coupled. For buffering electrical energy is amemory 15 with thepower electronics 7 connected. Thememory 15 is typically implemented as a battery / accumulator / supercapacitor. Ashoot 20 of the electric motor 8th is non-rotatable with a rotor of the electric motor 8th connected and thus forms the (mechanical) output of the electric motor 8th ,

Die Triebwelle20 ist über die erste Kupplung9 mit der Abtriebswelle4 koppelbar. In einer geschlossenen Stellung der ersten Kupplung9 ist die Triebwelle20 drehfest mit der Abtriebswelle4 verbunden. In einer geöffneten Stellung der ersten Kupplung9 ist die Triebwelle20 vollständig rotatorisch von der Abtriebswelle4 entkoppelt. Somit ist der elektrische Leistungspfad17 durch den Generator6, den Elektromotor8, die den Generator6 und den Elektromotor8 elektrisch verbindende Leistungselektronik7, den Speicher15 und die erste Kupplung9 sowie die optionale zweite Kupplung10 realisiert.Theshoot shaft 20 is about thefirst clutch 9 with theoutput shaft 4 coupled. In a closed position of thefirst clutch 9 is theshoot 20 rotatably with theoutput shaft 4 connected. In an open position of thefirst clutch 9 is theshoot 20 completely rotational from theoutput shaft 4 decoupled. Thus, the electric power path is 17 through thegenerator 6 , the electric motor 8th that thegenerator 6 and the electric motor 8th electrically connectingpower electronics 7 , thememory 15 and thefirst clutch 9 as well as the optional second clutch 10 realized.

Parallel zu dem elektrischen Leistungspfad17 ist der mechanische Leistungspfad18 angeordnet. Der mechanische Leistungspfad18 weist eine mechanische Getriebeeinrichtung5 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel wahlweise (über eine dritte Kupplung12) mit der Ausgangswelle3 koppelbar ist. Eine Eingangswelle11 der Getriebeeinrichtung5 ist über die dritte Kupplung12 wahlweise mit der Ausgangswelle3 verbindbar / koppelbar. In einer geschlossenen Stellung der dritten Kupplung12 ist die Eingangswelle11 drehfest mit der Ausgangswelle3 der Verbrennungskraftmaschine2 verbunden. In einer geöffneten Stellung der dritten Kupplung12 ist die Eingangswelle11 vollständig rotatorisch von der Ausgangswelle3 der Verbrennungskraftmaschine2 entkoppelt. In weiteren Ausführungen ist jedoch auf die dritte Kupplung12 verzichtet und die Eingangswelle11 dauerhaft drehfest mit der Ausgangswelle3 verbunden.Parallel to theelectric power path 17 is themechanical power path 18 arranged. Themechanical power path 18 has amechanical transmission device 5 on, in this embodiment optionally (via a third clutch 12 ) with theoutput shaft 3 can be coupled. Aninput shaft 11 thetransmission device 5 is about the third clutch 12 optionally with theoutput shaft 3 connectable / couplable. In a closed position of the third clutch 12 is theinput shaft 11 rotatably with theoutput shaft 3 theinternal combustion engine 2 connected. In an open position of the third clutch 12 is theinput shaft 11 completely rotational from theoutput shaft 3 theinternal combustion engine 2 decoupled. In other versions, however, is on the third clutch 12 dispensed and theinput shaft 11 permanently rotatable with theoutput shaft 3 connected.

Eine Ausgangswelle13 der Getriebeeinrichtung5 ist in dieser Ausführung über eine vierte Kupplung14 mit der Abtriebswelle4 koppelbar. In einer geschlossenen Stellung der vierten Kupplung14 ist die Ausgangswelle13 der Getriebeeinrichtung5 drehfest mit der Abtriebswelle4 verbunden. In einer geöffneten Stellung der vierten Kupplung14 ist die Ausgangswelle13 der Getriebeeinrichtung5 vollständig rotatorisch von der Abtriebswelle4 entkoppelt. In weiteren Ausführungen ist, zusätzlich oder alternativ zu dem Weglassen der dritten Kupplung12, auf die vierte Kupplung14 verzichtet und die Ausgangswelle13 der Getriebeeinrichtung5 dauerhaft drehfest mit der Abtriebswelle4 verbunden. Der mechanische Leistungspfad18 ist in dieser Ausführung durch die dritte Kupplung12, die vierte Kupplung14 sowie die Getriebeeinrichtung5 gebildet. Die dritte Kupplung12 ist in dieser Ausführung als Reibkupplung ausgebildet; die vierte Kupplung14 als Formschlusskupplung, nämlich Klauenkupplung (alternativ auch Freilaufeinheit) mit Sperrsynchronisierung.Anoutput shaft 13 thetransmission device 5 is in this embodiment via a fourth clutch 14 with theoutput shaft 4 coupled. In a closed position of the fourth clutch 14 is theoutput shaft 13 thetransmission device 5 rotatably with theoutput shaft 4 connected. In an open position of the fourth clutch 14 is theoutput shaft 13 thetransmission device 5 completely rotational from theoutput shaft 4 decoupled. In further embodiments, additionally or alternatively to the omission of the third clutch 12 , on the fourth clutch 14 dispensed and theoutput shaft 13 thetransmission device 5 permanently rotatable with theoutput shaft 4 connected. Themechanical power path 18 is in this embodiment by the third clutch 12 , the fourth clutch 14 as well as thetransmission device 5 educated. The third clutch 12 is designed in this embodiment as a friction clutch; the fourth clutch 14 as positive coupling, namely jaw clutch (alternatively freewheel unit) with lock synchronization.

Durch die beiden ersten und zweiten Kupplungen9 und10 sind der Generator6 sowie der Elektromotor8 seitens ihrer Ein- bzw. Ausgänge von der Ausgangswelle3 bzw. von der Abtriebswelle4 entkoppelbar. Dadurch wird bei einem rein verbrennungsmotorischen Antrieb der Abtriebswelle4 (über die Getriebeeinrichtung5) die Generatorwelle19 (durch Verbringen der zweiten Kupplung10 in ihre geöffnete Stellung) rotatorisch entkoppelt. Dabei ist der Generator6 bevorzugt ausgeschaltet und erzeugt keine elektrische Energie. Die mit dem Rotor fest verbundene Triebwelle20 steht bei dem rein verbrennungsmotorischen Antrieb der Abtriebswelle4 (durch Verbringen der ersten Kupplung9 in ihre geöffnete Stellung) ebenfalls vorzugsweise still. Sowohl die erste Kupplung9 als auch die zweite Kupplung10 sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils als Klauenkupplungen mit Sperrsynchronisierung oder einer mechanischen Differenzdrehzahlsperre ausgeführt.Through the first andsecond clutches 9 and 10 are thegenerator 6 as well as the electric motor 8th from their inputs or outputs from theoutput shaft 3 or from theoutput shaft 4 decoupled. As a result, in a purely internal combustion engine drive the output shaft 4 (via the gear mechanism 5 ) the generator shaft 19 (By moving the second clutch 10 in its open position) rotationally decoupled. Here is thegenerator 6 preferably switched off and does not generate electrical energy. The drive shaft fixed to therotor 20 is the pure internal combustion engine drive the output shaft 4 (By moving thefirst clutch 9 in its open position) also preferably still. Both thefirst clutch 9 as well as the second clutch 10 In this embodiment, each designed as claw clutches with lock synchronization or a mechanical differential speed lock.

Hinsichtlich der Getriebeeinrichtung5 sei darauf hingewiesen, dass diese zwar in diesem Ausführungsbeispiel als eine kontinuierlich hinsichtlich ihrer Übersetzung verstellbare Getriebeeinrichtung5 in Form eines CVT-Getriebes ausgebildet ist, in weiteren Ausführungen ist die Getriebeeinrichtung5 auf andere Weise ausgebildet. Bevorzugt ist die Getriebeeinrichtung5 dann als Getriebe mit mehreren stufenweise wählbaren Gängen ausgebildet. Auch weist die Getriebeeinrichtung5 dann einen neutralen Gang auf. Dabei kann auf die dritte Kupplung12 und/oder die vierte Kupplung14 gar verzichtet werden. Dadurch werden mögliche Schleppverluste bei einem rein elektromotorischen Betrieb des Antriebsstranges1 ebenfalls reduziert.With regard to thetransmission device 5 It should be noted that although in this embodiment, as a continuously variable transmission with respect to theirtranslation device 5 is designed in the form of a CVT transmission, in other embodiments, thetransmission device 5 formed in a different way. Preferably, thetransmission device 5 then designed as a transmission with several gradually selectable gears. Also, thetransmission device 5 then a neutral gear. It can on the third clutch 12 and / or the fourth clutch 14 even be dispensed with. As a result, possible drag losses in a purely electric motor operation of thedrive train 1 also reduced.

In anderen Worten ausgedrückt, sind zwei parallele Leistungspfade17,18 zwischen dem Verbrennungsmotor2 und dem Fahrzeugrad16 vorhanden. Der elektrische Leistungspfad17 besteht u.a. aus einem Generator6 und einem Elektromotor8, welche mittels einer Leistungselektronik7 und einem optionalen elektrischen Energiespeicher15 (Batterie) verbunden sind. Der Mechanische Leistungspfad18 besteht aus einem mechanischen Getriebe (Getriebeeinrichtung5) mit einer oder mehreren festen Übersetzungen oder aus einem mechanischen Getriebe5 mit einer variablen Übersetzung (CVT). Die Eingangswelle (Generatorwelle19) des Generators6 des elektrischen Leistungspfades17 ist mittels einer Kupplung KL1 (zweite Kupplung10) mit dem Verbrennungsmotor2 schaltbar verbunden. Die Ausgangswelle (Triebwelle20) des Elektromotors8 ist mittels einer Kupplung KL3 (erste Kupplung9) mit dem Abtrieb zum Fahrzeugrad16 schaltbar verbunden. Der mechanische Leistungspfad18 ist eingangsseitig mittels einer Kupplung Ku (dritte Kupplung12) mit dem Verbrennungsmotor2 schaltbar verbunden und ausgangsseitig mittels einer Kupplung KL2 (vierte Kupplung12) mit dem Abtrieb zum Fahrzeugrad16 schaltbar verbunden. Je nach Fahrsituation kann der Antrieb des Fahrzeuges über den elektrischen und / oder den mechanische Leistungspfad17,18 erfolgen.In other words, there are twoparallel power paths 17 . 18 between theinternal combustion engine 2 and thevehicle wheel 16 available. Theelectric power path 17 consists among other things of agenerator 6 and an electric motor 8th , which by means ofpower electronics 7 and an optional electrical energy storage 15 (Battery) are connected. Themechanical power path 18 consists of a mechanical gearbox (gear mechanism 5 ) with one or more fixed gears or amechanical gearbox 5 with a variable ratio (CVT). The input shaft (generator shaft 19 ) of thegenerator 6 of theelectric power path 17 is by means of a clutch KL1 (second clutch 10 ) with theinternal combustion engine 2 connected switchable. The output shaft (drive shaft 20 ) of the electric motor 8th is by means of a clutch KL3 (first clutch 9 ) with the output to thevehicle wheel 16 connected switchable. Themechanical power path 18 is input side by means of a clutch Ku (third clutch 12 ) with theinternal combustion engine 2 switchable connected and output side by means of a clutch KL2 (fourth clutch 12 ) with the output to thevehicle wheel 16 connected switchable. Depending on the driving situation, the drive of the vehicle via the electrical and / or themechanical power path 17 . 18 respectively.

Im Falle eines Antriebes des Fahrzeuges mittels des mechanischen Leistungspfades18, können der Generator6 und / oder der Elektromotor8 des elektrischen Pfades17 mittels der Kupplungen KL1 sowie KL3 mechanisch abgekoppelt werden und die Schleppverluste durch diese vermieden werden. Im Falle eines Antriebes des Fahrzeuges mittels des elektrischen Leistungspfades17, kann das mechanische Getriebe5 (CVT) mittels öffnen der Kupplungen Ku und KL2 abgekoppelt werden. Für Ausführungen, mit einem mechanischen Getriebe, welches intern in einen neutralen Gang geschaltet werden kann und dann nur noch geringe Schleppverluste verursacht, können die Kupplungen Ku und / oder KL2 entfallen und eine Deaktivierung erfolgt über den internen neutralen Gang. Während eines Wechsels zwischen mechanischem und elektrischem Leistungspfad17,18 sind beide Leistungspfades17,18 aktiv. Mittels Regeln der Drehmomente an Generator6, Elektromotor8 und Verbrennungsmotor2 können die einzelnen Kupplungen KL1, Ku, KL2 und KL3 lastfrei gesteuert werden, so dass die entsprechenden Kupplungen während der Fahrt ohne Zugkraftunterbrechung geöffnet werden können, um einen der Leistungspfade17,18 abzukoppeln. Vorzugsweise werden die reibfähige Kupplungen parallel zum Einregeln der Drehmomente angesteuert und z.B. im Schlupf oder nahe der Schlupfgrenze betrieben. Ein Einkuppeln des Generators6 oder des Elektromotors8 erfolgt vorzugsweise mittels einregeln der entsprechenden Drehzahl am Generator6 bzw. am Elektromotor8, so dass diese mit den anzukuppelnden Wellen (Ausgangswelle3 bzw. Abtriebswelle4) annähernd synchron drehen. Dies ermöglicht ein sanftes Schließen der Kupplung mit geringen oder ohne Komforteinbußen. KL1 und KL3 sind vorzugsweise als formschlüssige Klauenkupplungen mit oder ohne Sperrsynchronisierung ausgeführt.In the case of a drive of the vehicle by means of themechanical power path 18 , can thegenerator 6 and / or the electric motor 8th of theelectrical path 17 be mechanically decoupled by means of the clutches KL1 and KL3 and the drag losses are avoided by this. In the case of a drive of the vehicle by means of theelectrical power path 17 , can the mechanical transmission 5 (CVT) are disconnected by opening the couplings Ku and KL2. For versions, with a mechanical transmission, which can be internally switched to a neutral gear and then causes only low drag losses, the couplings Ku and / or KL2 can be omitted and a deactivation takes place via the internal neutral gear. During a change between mechanical andelectrical power path 17 . 18 are bothperformance paths 17 . 18 active. By means of rules of the torques atgenerator 6 , Electric motor 8th andinternal combustion engine 2 For example, the individual clutches KL1, Ku, KL2 and KL3 can be controlled without load, so that the corresponding clutches can be opened while driving without traction interruption to one of thepower paths 17 . 18 decouple. Preferably, the frictional clutches are controlled in parallel to adjusting the torques and operated, for example, in the slip or near the slip limit. An engagement of thegenerator 6 or the electric motor 8th is preferably carried out by adjusting the corresponding speed on thegenerator 6 or on the electric motor 8th , so that these with the waves to be coupled (output shaft 3 or output shaft 4 ) turn almost synchronously. This allows a smooth closing of the clutch with little or no loss of comfort. KL1 and KL3 are preferably designed as positive jaw clutches with or without lock synchronization.

Ein Zuschalten des mechanischen Leistungspfades18 erfolgt abhängig der Ausführung des mechanischen Getriebes5 unterschiedlich:

1. a) Bei einem mechanischen Getriebe5 mit einem oder mehreren schaltbaren Gängen und einem internen neutralen Gang: DieDrehzahl am Verbrennungsmotor2 wird so eingeregelt, dass der einzulegende interne Gang des mechanischen Getriebes5 annähernd synchron läuft. Bei annähernd synchronem Lauf wird der Gang eingelegt. Die Kupplungen Ku und KL2 können entfallen.
2. b) Bei einem mechanischen Getriebe5 ohne einem internen schaltbaren neutralen Gang und geringen internen Schleppverlusten: Es wird nur eine der schaltbaren Kupplungen Ku oder KL2 benötigt. Vorzugsweise wird Ku (dritte Kupplung12) verwendet aufgrund der geringeren zu schaltenden Drehmomente. In der Ausgangssituation ist Ku oder KL2 offen. DieDrehzahl am Verbrennungsmotor2 wird so eingeregelt, dass die beiden Wellen an Ku (Ausgangswelle3 und Eingangswelle11) oder KL2 (Ausgangswelle13 und Abtriebswelle4) annähernd synchron drehen. Bei annähernd synchronem Lauf wird die Kupplung geschlossen. Auch hier kann die Kupplung formschlüssig ausgeführt werden. Vorzugsweise mit einer Sperrsynchronisierung.
3. c) Bei einem mechanischen Getriebe5 ohne einem internen schaltbaren neutralen Gang und nicht vernachlässigbaren internen Schleppverlusten (z.B. ein CVT mit Umschlingungskette): Es werden vorzugsweise beide Kupplungen Ku und KL2 benötigt, so dassdas mechanische Getriebe5 vollständig abgekoppelt werden kann und somit die Schleppverluste minimiert werden können. Mindestens eine der Kupplungen Ku oder KL2 haben ein ausreichendes Reibmoment zu übertragen, umdas mechanische Getriebe5 während der Fahrt des Fahrzeuges auf Betriebsdrehzahl beschleunigen zu können. Zum Zuschalten des mechanischen Getriebes5 wirddas Getriebe5 zuerst mittels der Kupplung mit Reibmomentübertragung (vorzugsweise mittels dritter Kupplung12) auf Betriebsdrehzahl beschleunigt. Anschließend wird diese Kupplung geschlossen. Nachdem die einer Kupplung (Ku oder KL2) geschlossen ist, werden der Verbrennungsmotor2 und / oder im Falle eines CVT-Getriebes5 die Übersetzung des CVT-Getriebes5 so eingeregelt, dass die andere Kupplung (Ku oder KL2) ebenfalls annähernd synchron läuft. Bei annähernd synchronen Drehzahlen an der anderen Kupplung (Ku oder KL2) wird diese ebenfalls geschlossen. Die andere zu schließende Kupplung kann ebenfalls formschlüssig, vorzugsweise mit Sperrsynchronisierung, ausgeführt sein. Vorzugsweise erfolgt das Beschleunigen auf Betriebsdrehzahl des mechanischen Getriebes5 mittels Ku aufgrund der geringen zu übertagenden Drehmomente.

A connection of themechanical power path 18 takes place depending on the design of themechanical gearbox 5 differently:

1. a) For amechanical transmission 5 with one or more shiftable gears and an internal neutral gear: theengine speed 2 is adjusted so that the einzulegende internal gear of themechanical transmission 5 almost synchronous. At approximately synchronous running, the gear is engaged. The couplings Ku and KL2 can be omitted.
2. b) For amechanical transmission 5 without an internal switchable neutral gear and low internal drag losses: Only one of the switchable couplings Ku or KL2 is required. Preferably, Ku (third clutch 12 ) used due to the lower torques to be switched. In the initial situation Ku or KL2 is open. The speed of theinternal combustion engine 2 is adjusted so that the two waves on Ku (output shaft 3 and input shaft 11 ) or KL2 (output shaft 13 and output shaft 4 ) turn almost synchronously. At approximately synchronous running, the clutch is closed. Again, the coupling can be performed positively. Preferably with a lock synchronization.
3. c) For amechanical transmission 5 without an internal shiftable neutral gear and not negligible internal drag losses (eg a CVT with looping chain): Both clutches Ku and KL2 are preferably required, so that themechanical transmission 5 can be completely decoupled and thus the drag losses can be minimized. At least one of the couplings Ku or KL2 have to transmit a sufficient frictional torque to themechanical transmission 5 to be able to accelerate to operating speed during the drive of the vehicle. For connecting themechanical gearbox 5 becomes Thegear 5 first by means of the coupling with Reibmomentübertragung (preferably by means of third clutch 12 ) accelerates to operating speed. Subsequently, this clutch is closed. After the one clutch (Ku or KL2) is closed, theinternal combustion engine 2 and / or in the case of aCVT transmission 5 the translation of theCVT transmission 5 adjusted so that the other clutch (Ku or KL2) also runs approximately synchronously. At approximately synchronous speeds on the other clutch (Ku or KL2) this is also closed. The other to be closed clutch can also be positively, preferably with locking synchronization executed. Preferably, the acceleration takes place at operating speed of themechanical transmission 5 by Ku due to the low torque to be transmitted.

Bei einem Getriebe mit nicht vernachlässigbaren internen Verlusten können bei folgender Betriebsstrategie auch beide Kupplungen12,13 formschlüssig mit einer eventuellen Synchronisierung ausgeführt werden. Hierbei wird der Verbrennungsmotor2 vor dem Schließen der dritten Kupplung12 gestoppt, die Kupplung12 geschlossen und anschließend der Verbrennungsmotor2 erneut gestartet und seine Drehzahl so eingeregelt in Zusammenspiel mit der Übersetzung der Getriebeeinheit5, dass die vierte Kupplung14 annähernd synchron läuft und diese dann ebenfalls geschlossen wird. Daher wird das Fahrzeug während dieser Zeit rein elektrisch über den Elektromotor8, gespeist aus der Batterie15, angetrieben.For a gearbox with not negligible internal losses, both clutches can also be used in the followingoperating strategy 12 . 13 be executed positively with a possible synchronization. This is theinternal combustion engine 2 before closing the third clutch 12 stopped, the clutch 12 closed and then theinternal combustion engine 2 restarted and its speed adjusted so in conjunction with the translation of thegear unit 5 that the fourth clutch 14 runs almost synchronously and then this is also closed. Therefore, during this time, the vehicle becomes purely electric via the electric motor 8th , fed from thebattery 15 , powered.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Antriebsstrangpowertrain

22

VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine

33

Ausgangswelleoutput shaft

44

Abtriebswelleoutput shaft

55

Getriebeeinrichtungtransmission device

66

Generatorgenerator

77

Leistungselektronikpower electronics

88th

Elektromotorelectric motor

99

erste Kupplungfirst clutch

1010

zweite Kupplungsecond clutch

1111

Eingangswelle der GetriebeeinrichtungInput shaft of the transmission device

1212

dritte Kupplungthird clutch

1313

Ausgangswelle der GetriebeeinrichtungOutput shaft of the transmission device

1414

vierte Kupplungfourth clutch

1515

SpeicherStorage

1616

Radwheel

1717

elektrischer Leistungspfadelectrical power path

1818

mechanischer Leistungspfadmechanical power path

1919

Generatorwellegenerator shaft

2020

Triebwelledrive shaft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 102016213156 A1 [0002]DE 102016213156 A1 [0002]

Claims (10)

Translated fromGerman

Antriebsstrang (1) für ein Hybridkraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine (2), einer zwischen einer Ausgangswelle (3) der Verbrennungskraftmaschine (2) und einer Abtriebswelle (4) eingesetzten mechanischen Getriebeeinrichtung (5), einem Generator (6), welcher Generator (6) derart mit der Ausgangswelle (3) zusammenwirkt, dass eine im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (2) erzeugte mechanische Energie durch den Generator (6) in eine elektrische Energie wandelbar ist, sowie einem über eine Leistungselektronik (7) mit dem Generator (6) verbundenen Elektromotor (8), welcher Elektromotor (8) mittels einer ersten Kupplung (9) derart mit der Abtriebswelle (4) zusammenwirkt, dass die durch den Generator (6) erzeugte elektrische Energie von dem Elektromotor (8) zum Antrieb der Abtriebswelle (4) nutzbar ist.Drive train (1) for a hybrid motor vehicle, comprising an internal combustion engine (2), a mechanical transmission device (5) inserted between an output shaft (3) of the internal combustion engine (2) and an output shaft (4), a generator (6), which generator (6 ) interacts with the output shaft (3) in such a way that mechanical energy generated by the generator (6) during operation of the internal combustion engine (2) can be converted into electrical energy, as well as via a power electronics (7) to the generator (6) Electric motor (8), which electric motor (8) by means of a first clutch (9) such with the output shaft (4) cooperates, that by the generator (6) generated electrical energy from the electric motor (8) for driving the output shaft (4) is usable.Antriebsstrang (1) nachAnspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (9) so ausgebildet und eingesetzt ist, dass die Abtriebswelle (4) in einer geöffneten Stellung der ersten Kupplung (9) vollständig rotatorisch von dem Elektromotor (8) entkoppelt ist.Drive train (1) after Claim 1 ,characterized in that the first clutch (9) is designed and used so that the output shaft (4) in an open position of the first clutch (9) is completely rotationally decoupled from the electric motor (8).Antriebsstrang (1) nachAnspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang um eine zweite Kupplung (10) erweitert ist, wobei diese zweite Kupplung (10) so ausgebildet und eingesetzt ist, dass die Ausgangswelle (3) der Verbrennungskraftmaschine (2) in einer geöffneten Stellung der zweiten Kupplung (10) vollständig rotatorisch von dem Generator (6) entkoppelt ist.Drive train (1) after Claim 1 ,characterized in that the drive train is extended by a second clutch (10), said second clutch (10) is designed and used so that the output shaft (3) of the internal combustion engine (2) in an open position of the second clutch (10 ) is completely rotationally decoupled from the generator (6).Antriebsstrang (1) nach einem derAnsprüche 1 bis3,dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (9) und/oder die zweite Kupplung (10) als Formschlusskupplung(-en) ausgebildet sind/ist.Drive train (1) according to one of Claims 1 to 3 ,characterized in that the first clutch (9) and / or the second clutch (10) is designed as a form-locking coupling (s) is / is.Antriebsstrang (1) nach einem derAnsprüche 1 bis4,dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingangswelle (11) der mechanischen Getriebeeinrichtung (5) über eine dritte Kupplung (12) mit der Ausgangswelle (3) der Verbrennungskraftmaschine (2) wirkverbunden ist.Drive train (1) according to one of Claims 1 to 4 ,characterized in that an input shaft (11) of the mechanical transmission device (5) via a third clutch (12) with the output shaft (3) of the internal combustion engine (2) is operatively connected.Antriebsstrang (1) nach einem derAnsprüche 1 bis5,dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangswelle (13) der mechanischen Getriebeeinrichtung (5) über eine vierte Kupplung (14) mit der Abtriebswelle (4) wirkverbunden ist.Drive train (1) according to one of Claims 1 to 5 ,characterized in that an output shaft (13) of the mechanical transmission device (5) via a fourth clutch (14) with the output shaft (4) is operatively connected.Antriebsstrang (1) nachAnspruch 5 oder6,dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kupplung (12) als Reibkupplung ausgebildet ist.Drive train (1) after Claim 5 or 6 ,characterized in that the third clutch (12) is designed as a friction clutch.Antriebsstrang (1) nach einem derAnsprüche 1 bis7,dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Getriebeeinrichtung (5) einen Gang oder mehrere Gänge aufweist.Drive train (1) according to one of Claims 1 to 7 ,characterized in that the mechanical transmission device (5) has one or more gears.Antriebsstrang (1) nach einem derAnsprüche 1 bis8,dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Getriebeeinrichtung (5) einen internen neutralen Gang aufweist.Drive train (1) according to one of Claims 1 to 8th ,characterized in that the mechanical transmission device (5) has an internal neutral gear.Antriebsstrang (1) nach einem derAnsprüche 1 bis8,dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Getriebeeinrichtung (5) ein stufenlos verstellbares Umschlingungsgetriebe ist oder ein stufenlos verstellbares Umschlingungsgetriebe aufweist.Drive train (1) according to one of Claims 1 to 8th ,characterized in that the mechanical transmission device (5) is a continuously variable belt transmission or has a continuously variable belt transmission.

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