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DE102008043341A1 - Antriebsstrang - Google Patents

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DE102008043341A1
DE102008043341A1 DE102008043341A DE102008043341A DE102008043341A1 DE 102008043341 A1 DE102008043341 A1 DE 102008043341A1 DE 102008043341 A DE102008043341 A DE 102008043341A DE 102008043341 A DE102008043341 A DE 102008043341A DE 102008043341 A1 DE102008043341 A1 DE 102008043341A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
combustion engine
internal combustion
drive train
automatic transmission
planetary gear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102008043341A
Other languages
English (en)
Inventor
Johannes Kaltenbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102008043341A priority Critical patent/DE102008043341A1/de
Priority to EP09169890.2A priority patent/EP2182250A3/de
Priority to US12/579,531 priority patent/US20100108414A1/en
Publication of DE102008043341A1 publication Critical patent/DE102008043341A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
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    • B60K6/387—Actuated clutches, i.e. clutches engaged or disengaged by electric, hydraulic or mechanical actuating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/547—Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/02—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of driveline clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/10—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
    • B60W10/11—Stepped gearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18027—Drive off, accelerating from standstill
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/19—Improvement of gear change, e.g. by synchronisation or smoothing gear shift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2710/0666—Engine torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/08—Electric propulsion units
    • B60W2710/083—Torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0215—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with elements of the transmission
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0814—Circuits or control means specially adapted for starting of engines comprising means for controlling automatic idle-start-stop
    • F02N11/0818—Conditions for starting or stopping the engine or for deactivating the idle-start-stop mode
    • F02N11/0822—Conditions for starting or stopping the engine or for deactivating the idle-start-stop mode related to action of the driver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/04—Smoothing ratio shift
    • F16H2061/0425—Bridging torque interruption
    • F16H2061/0433—Bridging torque interruption by torque supply with an electric motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/006—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion power being selectively transmitted by either one of the parallel flow paths
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/724—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously using external powered electric machines
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem einen Verbrennungsmotor (10) und einen Elektromotor (14) umfassenden Hybridantrieb und mit einem automatischen Schaltgetriebe (11), dessen Getriebeausgang an einen Abtrieb (12) gekoppelt ist. Erfindungsgemäß ist der Verbrennungsmotor (10) an einen Getriebeeingang des automatischen Schaltgetriebes (11) gekoppelt, wobei der Elektromotor (14) an ein Planetengetriebe (15) gekoppelt ist, welches parallel zu einem vom automatischen Schaltgetriebe (11) bereitgestellten ersten Leistungspfad einen zweiten Leistungspfad bereitstellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen zumindest ein Getriebe und einen Hybridantrieb umfassenden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Hauptkomponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sind ein Antriebsaggregat und ein Getriebe. Ein Getriebe wandelt Drehmomente und Drehzahlen und setzt so das Zugkraftangebot des Antriebsaggregats um. Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang, der zumindest als Getriebe ein automatisches Schaltgetriebe und als Antriebsaggregat einen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor umfasst.
  • Unter einem automatischen Schaltgetriebe soll insbesondere ein Getriebe verstanden werden, bei dem Gangwechsel automatisch mit Zugkraftunterbrechung durchgeführt werden. Bei einem automatischen Schaltgetriebe kann es sich aber auch um ein Getriebe handeln, bei dem Gangwechsel automatisch ohne Zugkraftunterbrechung durchgeführt werden.
  • 1 zeigt ein aus der Praxis bekanntes Antriebsstrangschema für einen Antriebsstrang mit einem Hybridantrieb, der einen Verbrennungsmotor 1 und einen Elektromotor 2 umfasst. Ein Getriebe 3 setzt das Zugkraftangebot des Hybridantriebs um und stellt dasselbe an einem Abtrieb 4 bereit. In 1 ist zwischen den Verbrennungsmotor 1 und den Elektromotor 2 eine Kupplung 5 geschaltet. Weiterhin ist gemäß 1 zwischen den Elektromotor 2 und das Getriebe 3 ein getriebeexternes Anfahrelement 6 geschaltet. Anstelle eines getriebeexternen Anfahrelements 6 kann auch ein getriebeinternes Anfahrelement vorhanden sein. Die in 1 dargestellte Struktur eines Antriebsstrangs mit einem Hybridantrieb wird auch als Parallelhybrid-Antriebsstrang bezeichnet.
  • Bei dem in 1 gezeigten, aus der Praxis bekannten Parallelhybrid-Antriebsstrang ist das Anfahrelement 6 hohen Belastungen ausgesetzt. Dies kann zu einem vorzeitigen Verschleiß des Anfahrelements führen. Weiterhin können dann, wenn ein Getriebe verwendet wird, bei welchem Gangwechsel automatisch mit Zugkraftunterbrechung durchgeführt werden, Gangwechsel nicht unter Erhalt der Zugkraft am Abtrieb ausgeführt werden. Es besteht daher Bedarf an einem Antriebsstrang, mit welchem diese Nachteile vermieden werden können.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, einen neuartigen Antriebsstrang zu schaffen. Dieses Problem wird durch einen Antriebsstrang gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist der Verbrennungsmotor an einen Getriebeeingang des automatischen Schaltgetriebes gekoppelt, wobei der Elektromotor an ein Planetengetriebe gekoppelt ist, welches parallel zu einem vom automatischen Schaltgetriebe bereitgestellten ersten Leistungspfad einen zweiten Leistungspfad bereitstellt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Konzept für einen Antriebsstrang mit einem Hybridantrieb werden zwei Leistungspfade bereitgestellt, nämlich ein Leistungspfad über das automatische Schaltgetriebe und ein anderer Leistungspfad über das Planetengetriebe, wobei der Elektromotor des Hybridantriebs an das Planetengetriebe, nämlich an ein Sonnenrad des Planetengetriebes, gekoppelt ist. Hierdurch ist es möglich, beim Anfahren ein gegebenenfalls vorhandenes Anfahrelement zu entlasten. Gegebenenfalls kann vollständig auf ein Anfahrelement verzichtet werden. Weiterhin können selbst dann, wenn ein automatisches Schaltgetriebe verwendet wird, bei welchem Gangwechsel mit Zugkraftunterbrechung durchgeführt werden, Gangwechsel unter Aufrechterhaltung eines Moments und demnach unter Erhaltung der Zugkraft am Abtrieb ausgeführt werden. Dann, wenn der Elektromotor des Hybridantriebs und/oder ein Energiespeicher desselben ausfällt, kann der Antriebsstrang konventionell ausschließlich über den Verbrennungsmotor betrieben werden.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 ein aus der Praxis bekanntes Antriebsstrangschema eines Kraftfahrzeugs;
  • 2 ein erstes erfindungsgemäßes Antriebsstrangschema eines Kraftfahrzeugs; und
  • 3 ein zweites erfindungsgemäßes Antriebsstrangschema eines Kraftfahrzeugs.
  • 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei gemäß 2 der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor 10, ein Getriebe 11 und einen Abtrieb 12 aufweist. In 2 ist der Verbrennungsmotor 10 unter Zwischenschaltung eines Anfahrelements 13 an den Getriebeeingang des Getriebes 11 gekoppelt, wobei es sich beim Getriebe 11 um ein automatisches Schaltgetriebe handelt. Bei einem automatischen Schaltgetriebe werden Schaltungen und damit Gangwechsel automatisch durchgeführt, und zwar insbesondere mit Zugkraftunterbrechung im Getriebe 11. Der Getriebeausgang des Getriebes 11 ist an den Abtrieb 12 gekoppelt.
  • Ferner verfügt der Antriebsstrang der 2 über einen Elektromotor 14, der an ein Planetengetriebe 15 gekoppelt ist, wobei das Planetengetriebe 15 einen Leistungspfad bereitstellt, der parallel zu dem vom automatischen Schaltgetriebe 11 bereitgestellten Leistungspfad verläuft. Dabei erstreckt sich der Leistungspfad des Planetengetriebes 15 parallel zum automatischen Schaltgetriebe 11 sowie zum Anfahrelement 13.
  • Der Elektromotor 14 greift an einem Sonnenrad des Planetengetriebes 15 an. Nach einer ersten Variante greift der Verbrennungsmotor 10 an einem Hohlrad des Planetengetriebes 15 und der Abtrieb 12 an einem Steg des Planetengetriebes 15 an. Nach einer zweiten Alternative ist der Verbrennungsmotor 10 an den Steg des Planetengetriebes 15 und der Abtrieb 12 an das Hohlrad des Planetengetriebes 15 gekoppelt.
  • Bei dem in 2 dargestellten Antriebsstrang erfolgt ein Anfahren und/oder ein Rangieren und/oder ein Kriechen des Antriebsstrangs unter Bereitstellung eines fahrerwunschabhängigen Abtriebsmoments am Abtrieb 12 dadurch, dass der Elektromotor 14 am Planetengetriebe 15 so viel wie möglich des vom Verbrennungsmotor 10 bereitgestellten Moments abstützt und über das Planetengetriebe 15 am Abtrieb 12 bereitstellt, wohingegen das Anfahrelement 13 so wenig wie möglich des vom Verbrennungsmotor 10 bereitgestellten Moments überträgt und über das automatische Schaltgetriebe 11 am Abtrieb 12 bereitstellt, um so in Summe das fahrerwunschabhängige Abtriebsmoment am Abtrieb 12 bereitzustellen.
  • Zum Anfahren und/oder Rangieren und/oder Kriechen wird demnach ein Fahrerwunschmoment für den Abtrieb 12 ermittelt, wobei so viel wie möglich dieses gewünschten Abtriebsmoments, welches vom Verbrennungsmotor 10 bereitgestellt wird, über den Leistungspfad des Planetengetriebes 15 am Abtrieb 12 bereitgestellt wird, und wobei so wenig wie möglich dieses gewünschten Abtriebsmoment, welches vom Verbrennungsmotor 10 bereitgestellt wird, über den Leistungspfad des automatischen Schaltgetriebes 11 am Abtrieb 12 bereitgestellt wird. Das vom Elektromotor 14 am Planetengetriebe 15 abstützbare Moment und damit das über den Leistungspfad des Planetengetriebes 15 am Abtrieb 12 bereitstellbare Moment ist dabei von der Dimensionierung des Elektromotors 14 sowie der Dimensionierung eines elektrischen Energiespeichers des Antriebsstrangs abhängig.
  • Für den Fall, dass das fahrerwunschabhängige Abtriebsmoment beim Anfahren, Rangieren oder Kriechen vollständig über den Leistungspfad des Planetengetriebes 15 am Abtrieb 12 bereitgestellt werden kann, kann das Anfahrelement 13 auch ganz geöffnet werden bzw. bleiben, wobei dann ein verschleißfreies Anfahren, Rangieren oder Kriechen möglich ist.
  • Soll bei dem in 2 gezeigten Antriebsstrang eine Schaltung bzw. ein Gangwechsel im automatischen Schaltgetriebe 11 erfolgen, so kann dies entweder mit geöffnetem Anfahrelement 13 oder geschlossenem Anfahrelement 13 erfolgen. In jedem Fall wird zur Ausführung einer Schaltung im automatischen Schaltgetriebe 11 mit Hilfe des Elektromotors 14 am Planetengetriebe 15 ein vom Verbrennungsmotor 10 bereitgestelltes Moment abgestützt, um so einen Schaltung ohne Zugkraftunterbrechung zu ermöglichen, indem über den Leistungspfad des Getriebes 12 auch bei Ausführung einer Schaltung im automatischen Schaltgetriebe 11 am Abtrieb 12 ein Abtriebsmoment bereitgestellt wird.
  • Soll bei dem in 2 gezeigten Antriebsstrang eine Schaltung im automatischen Schaltgetriebe 11 unter zumindest teilweisem Öffnen des Anfahrelements 13 erfolgen, so reduziert der Verbrennungsmotor 10 das von demselben bereitgestellte Moment bei gleichzeitiger Abstützung des Moments am Planetengetriebe 14 so weit, dass das Anfahrelement 13 momentfrei öffnen kann. Das automatische Schaltgetriebe 11 führt dann unter Ausnutzung einer getriebeinternen Synchronisation einen Gangwechsel von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang aus, wobei anschließend das Anfahrelement 13 schließt und der Verbrennungsmotor 10 Last aufbaut und demnach das von demselben bereitgestellte Moment erhöht. Eine getriebeinterne Synchronisation wird auch als passive Synchronisation bezeichnet, die über getriebeinterne Synchronisiereinrichtungen erfolgt.
  • Wie bereits erwähnt, können bei dem in 2 gezeigten Antriebsstrang Gangwechsel im automatischen Schaltgetriebe 11 auch bei geschlossenem Anfahrelement 13 durchgeführt werden, wobei hierzu der Verbrennungsmotor 10 das von demselben bereitgestellte Moment bei gleichzeitiger Abstützung des Moments am Planetengetriebe 15 so weit reduziert, dass der Getriebeeingang des automatischen Schaltgetriebes 11 momentfrei ist bzw. wird. Nach dem Auslegen des Ist-Gangs erfolgt dann eine getriebeexterne Synchronisation und das Einlegen des Ziel-Gangs im automatischen Schaltgetriebe 11 zur Ausführung des Gangwechsel, wobei anschließend der Verbrennungsmotor 10 das von demselben bereitgestellte Moment erhöht und wiederum eine Last aufbaut. Eine getriebeexterne Synchronisation wird auch als aktive Synchronisation bezeichnet und erfolgt dadurch, dass der Verbrennungsmotor 10 und/oder der Elektromotor 14 das am Getriebeeingang des automatischen Schaltgetriebes 11 anliegende Moment nach dem Auslegen des Ist-Gangs und vor dem Einlegen des Ziel-Gangs zur Drehzahländerung anpasst.
  • Soll bei dem in 2 gezeigten Antriebsstrang ein aktives Stoppen des Verbrennungsmotors 10 oder ein aktives Starten des Verbrennungsmotors 10 erfolgen, so stützt z. B. eine Fahrzeugbremse des Antriebsstrangs das vom Verbrennungsmotor 10 bereitgestellte Moment ab, wobei gleichzeitig das automatische Schaltgetriebe 11 eine Neutralposition einnimmt und/oder das Anfahrelement 13 geöffnet ist. Alternativ ist es zum aktiven Starten des Verbrennungsmotors 10 oder zum aktiven Stoppen desselben möglich, dass das automatische Schaltgetriebe 11 blockiert und dass Anfahrelement 13 geöffnet ist.
  • Bei dem in 2 gezeigten Antriebsstrang kann ein sogenanntes Boosten bei geschlossenem Anfahrelement 13 und bei im automatischen Schaltgetriebe 11 eingelegtem Gang dadurch erfolgen, dass der Elektromotor 14 motorisch betrieben wird. Wird bei geschlossenem Anfahrelement 13 und bei im automatischen Schaltgetriebe 11 eingelegtem Gang der Elektromotor 14 generatorisch betrieben, so erfolgt ein sogenanntes Rekuperieren.
  • Nach einer Weiterbildung der hier vorliegenden Erfindung kann das Anfahrelement 13 der 2 auch entfallen, wobei dann der Leistungspfad des Planetengetriebes 15 wiederum parallel zum Leistungspfad des automatischen Schaltgetriebes 11 verläuft. Auch für den Fall, dass kein Anfahrelement 13 vorhanden ist, dass also der Verbrennungsmotor 10 unmittelbar an den Getriebeeingang des automatischen Schaltgetriebes 11 gekoppelt ist, können die obigen Funktionen Anfahren bzw. Rangieren bzw. Kriechen, Schalten, Starten des Verbrennungsmotors, Stoppen des Verbrennungsmotors, Boosten und Rekuperieren gewährleistet werden.
  • Dann, wenn der Verbrennungsmotor 10 unmittelbar ohne dazwischengeschaltetes Anfahrelement 13 am Getriebeeingang des automatischen Schaltgetriebes 11 angreift, erfolgt ein Anfahren und/oder Rangieren und/oder Kriechen des Antriebsstrangs unter Bereitstellung eines fahrerwunschabhängigen Abtriebsmoments am Abtrieb 12 ausschließlich über den Elektromotor 14 sowie das Planetengetriebe 15, wobei hierzu dann das automatische Schaltgetriebe 11 eine Neutralposition einnimmt und der Elektromotor 14 sowie ein den Elektromotor 14 zugeordneter elektrischer Energiespeicher in Bezug auf das maximal mögliche fahrerwunschabhängige Abtriebmoment dimensioniert sind.
  • Ein Schalten und damit Gangwechsel im automatischen Schaltgetriebe 11 bei einem Antriebsstrang ohne Anfahrelement 13 erfolgt analog zu dem in Bezugnahme auf 2 beschriebenen Schalten bei geschlossenem Anfahrelement 13.
  • Das aktive Starten des Verbrennungsmotors 10 sowie das aktive Stoppen desselben erfolgt ebenfalls wie im Zusammenhang mit 2 beschrieben, wobei das automatische Schaltgetriebe 11 eine Neutralposition einnimmt und das vom Verbrennungsmotor 10 bereitgestellte Moment von einer Fahrzeugbremse abgestützt wird.
  • Das Boosten und Rekuperieren bei einem Antriebsstrang ohne Anfahrelement 13 erfolgt wie oben beschrieben analog zu einem Antriebsstrang mit Anfahrelement 13.
  • 3 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs, wobei gemäß 3 zwischen den Elektromotor 14 und das Planetengetriebe 15 eine Kupplung 16 geschaltet ist. Mit Hilfe der Trennkupplung 16 besteht die Möglichkeit, den Elektromotor 14 vom Planetengetriebe 15 abzukoppeln, um z. B. Nulllastverluste zu vermeiden. Bei nicht vorhandener Kupplung 16 muss der Elektromotor 14 stets mitdrehen und kann je nach Standgetriebeübersetzung des Planetengetriebes 15 und Anbindung an das Planetengetriebe 15 deutlich höhere Drehzahlen als der Verbrennungsmotor 10 erreichen.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung greift am zweiten Leistungspfad zwischen dem Verbrennungsmotor 10 und dem Planetengetriebe 15 eine Bremse 17 an, die Bremse 17 greift also an einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10 an. Durch Betätigung dieser Bremse 17 ist ein rein elektrisches Fahren sowie ein Rekuperieren bei stillstehendem Verbrennungsmotor 10 möglich. Hierzu ist dann das Anfahrelement 13 geöffnet und das automatische Schaltgetriebe 11 befindet sich in Neutralposition.
  • Ebenso kann am zweiten Leistungspfad zwischen dem Planetengetriebe 15 und dem Abtrieb 12 eine Bremse 18 angreifen, wobei durch Betätigung der Bremse 18 ein aktives Starten und ein aktives Stoppen des Verbrennungsmotors 10 durch den Elektromotor 14 im Stillstand möglich ist.
    • 1
    Verbrennungsmotor
    2
    Elektromotor
    3
    Getriebe
    4
    Abtrieb
    5
    Kupplung
    6
    Anfahrelement
    10
    Verbrennungsmotor
    11
    Getriebe
    12
    Abtrieb
    13
    Anfahrelement
    14
    Elektromotor
    15
    Planetengetriebe
    16
    Kupplung
    17
    Bremse
    18
    Bremse

Claims (18)

  1. Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfassenden Hybridantrieb und mit einem automatischen Schaltgetriebe, dessen Getriebeausgang an einen Abtrieb gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (10) an einen Getriebeeingang des automatischen Schaltgetriebes (11) gekoppelt ist, und dass der Elektromotor (14) an ein Planetengetriebe (15) gekoppelt ist, welches parallel zu einem vom automatischen Schaltgetriebe (11) bereitgestellten ersten Leistungspfad einen zweiten Leistungspfad bereitstellt.
  2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (14) an ein Sonnenrad des Planetengetriebes (15) gekoppelt ist, dass der Verbrennungsmotor (10) an ein Hohlrad des Planetengetriebes (15) gekoppelt ist, und dass der Abtrieb (12) an einen Steg des Planetengetriebes (15) gekoppelt ist.
  3. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (14) an ein Sonnenrad des Planetengetriebes (15) gekoppelt ist, dass der Verbrennungsmotor (10) an einen Steg des Planetengetriebes (15) gekoppelt ist, und dass der Abtrieb (12) an ein Hohlrad des Planetengetriebes (15) gekoppelt ist.
  4. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verbrennungsmotor (10) und das automatische Schaltgetriebe (11) ein Anfahrelement (13) derart geschaltet ist, dass der zweite Leistungspfad des Planetengetriebes (15) sich parallel zum automatischen Schaltgetriebe (11) und zum Anfahrelement (13) erstreckt.
  5. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Elektromotor (14) und das Planetengetriebe (16) eine Kupplung (16) geschaltet ist.
  6. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Leistungspfad zwischen Verbrennungsmotor (10) und Planetengetriebe (15) eine Bremse (17) angreift.
  7. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Leistungspfad zwischen Planetengetriebe (15) und Abtrieb (12) eine Bremse (18) angreift.
  8. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der Verbrennungsmotor (10) mittelbar mit dazwischen geschaltetem Anfahrelement (13) am Getriebeeingang des automatischen Schaltgetriebes (11) angreift, ein Anfahren und/oder Rangieren und/oder Kriechen des Antriebsstrangs unter Bereitstellung eines fahrerwunschabhängigen Abtriebmoments am Abtrieb dadurch erfolgt, dass der Elektromotor (14) am Planetengetriebe (15) so viel wie möglich des vom Verbrennungsmotor (10) bereitgestellten Moments abstützt und über das Planetengetriebe (15) am Abtrieb (12) bereitstellt, und dass das Anfahrelement (13) so wenig wie möglich des vom Verbrennungsmotor (10) bereitgestellten Moments überträgt und über das automatische Schaltgetriebe (11) am Abtrieb (12) bereitstellt, um so in Summe das fahrerwunschabhängige Abtriebmoment am Abtrieb (12) bereitzustellen.
  9. Antriebsstrang nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Elektromotor (14) am Planetengetriebe (15) abgestützte Moment von der Dimensionierung des Elektromotors und der Dimensionierung eines elektrischen Energiespeichers abhängt.
  10. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der Verbrennungsmotor (10) unmittelbar ohne dazwischen geschaltetes Anfahrelement am Getriebeeingang des automatischen Schaltgetriebes (11) angreift, ein Anfahren und/oder Rangieren und/oder Kriechen des Antriebsstrangs unter Bereitstellung eines fahrerwunschabhängigen Abtriebmoments am Abtrieb ausschließlich über den Elektromotor (14) und das Planetengetriebe (15) erfolgt, wobei hierzu das automatische Schaltgetriebe (11) eine Neutralposition einnimmt.
  11. Antriebsstrang nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (14) und ein elektrischer Energiespeicher in Bezug auf das maximal mögliche fahrerwunschabhängige Abtriebmoment dimensioniert sind.
  12. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausführung einer Schaltung im automatischen Schaltgetriebe (11) der Elektromotor (14) am Planetengetriebe (15) ein vom Verbrennungsmotor (10) bereitgestelltes Moment abstützt, um so eine Schaltung ohne Zugkraftunterbrechung zu ermöglichen.
  13. Antriebsstrang nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass hierzu dann, wenn der Verbrennungsmotor (10) mittelbar mit dazwischen geschaltetem Anfahrelement (13) am Getriebeeingang des automatischen Schaltgetriebes (11) angreift, der Verbrennungsmotor (10) das von demselben bereitgestellte Moment bei gleichzeitiger Abstützung des Moments am Planetengetriebe (15) soweit reduziert, dass das Anfahrelement (13) momentfrei öffnet, wobei das automatische Schaltgetriebe (11) unter Ausnutzung einer getriebeinternen Synchronisation einen Gangwechsel von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang ausführt, und wobei anschließend das Anfahrelement (13) schließt und der Verbrennungsmotor (10) das von demselben bereitgestellte Moment erhöht.
  14. Antriebsstrang nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass hierzu dann, wenn der Verbrennungsmotor (10) unmittelbar ohne dazwischen geschaltetes Anfahrelement oder mittelbar mit dazwischen geschaltetem Anfahrelement (13) am automatischen Schaltgetriebe (11) angreift, das gegebenenfalls vorhandene Anfahrelement geschlossen bleibt und der Verbrennungsmotor (10) das von demselben bereitgestellte Moment bei gleichzeitiger Abstützung des Moments am Planetengetriebe (15) soweit reduziert, dass der Getriebeeingang des automatischen Schaltgetriebes (11) momentfrei ist, wobei das automatische Schaltgetriebe (11) unter Ausnutzung einer getriebeexternen Synchronisation einen Gangwechsel von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang ausführt, und wobei anschließend der Verbrennungsmotor (10) das von demselben bereitgestellte Moment erhöht.
  15. Antriebsstrang nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur getriebeexternen Synchronisation der Verbrennungsmotor (10) und/oder der Elektromotormotor (14) das am Getriebeeingang anliegende Moment nach dem Auslegen des Ist-Gangs und vor dem Einlegen des Ziel-Gangs anpasst.
  16. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zum aktiven Stoppen oder aktiven Starten des Verbrennungsmotors eine Fahrzeugbremse das vom Verbrennungsmotor (10) bereitgestellte Moment abstützt und gleichzeitig das automatische Schaltgetriebe (11) eine Neutralposition einnimmt und/oder das gegebenenfalls vorhandene Anfahrelement (13) geöffnet ist.
  17. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zum aktiven Stoppen oder aktiven Starten des Verbrennungsmotors das automatische Schaltgetriebe (11) blockiert und das Anfahrelement (13) geöffnet ist.
  18. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs mit Merkmalen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17.
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