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Title:
TRANSMISSION FOR A HYBRID DRIVE ARRANGEMENT, HYBRID DRIVE ARRANGEMENT, VEHICLE, METHOD FOR OPERATING THE HYBRID DRIVE ARRANGEMENT, COMPUTER PROGRAM AND STORAGE MEDIUM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/025401
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a transmission (100) for a hybrid drive arrangement which can be coupled to two drive assemblies (7, 8), comprising an input shaft (10), and an output shaft (11), at least one first, second, third and fourth shifting element (SE1, SE2, SE3, SE4), and at least one first planetary gear (5) and one second planetary gear (6). The input shaft (10) can be coupled to the ring gear planet carrier of the first planetary gear (5) by means of the first shifting element (SE1) and the output shaft (11) is coupled to the planet carrier of the first planetary gear (5). The planet carrier of the first planetary gear (5) can be coupled to the ring gear of the second planetary gear (6) by means of the second shifting element (SE2) and the planet carrier of the first planetary gear (5) can be coupled to the sun gear of the second planetary gear (6) by means of the third shifting element (SE3). The sun gear of the first planetary gear (5) can be coupled to the sun gear of the second planetary gear (6) by means of the fourth shifting element (SE4).

Inventors:
HUBER THOMAS (DE)
ESZTERLE DOMINIK (DE)
SMEJKAL TOM (DE)
WIRTH CHRISTIAN (DE)
DEMPEL ROLF LUCIUS (DE)
BRUMMER SIMON (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/070666
Publication Date:
February 07, 2019
Filing Date:
July 31, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
B60K6/48; B60K6/365; B60K6/547; F16H3/72
Domestic Patent References:
WO2010009943A12010-01-28
Foreign References:
US20060189428A12006-08-24
DE102015226292A12017-06-22
DE102014112198A12015-05-28
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Claims:
Ansprüche

1. Getriebe (100) für eine Hybridantriebsanordnung,

welches mit zwei Antriebsaggregaten (7, 8) koppelbar ist,

mit

einer Eingangswelle (10) und einer Ausgangswelle (11),

mindestens einem ersten, zweiten, dritten und vierten Schaltelement (SEI, SE2, SE3, SE4),

und mindestens einem ersten Planetengetriebe (5) und einem zweiten Planetengetriebe (6),

wobei

die Eingangswelle (10) mittels dem ersten Schaltelement (SEI) koppelbar ist mit dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes (5) und

die Ausgangswelle (11) mit dem Planetenträger des ersten Planetengetriebes (5) gekoppelt ist

wobei der Planetenträger des ersten Planetengetriebes (5) mittels dem zweiten Schaltelement (SE2) koppelbar ist mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes (6) und der Planetenträger des ersten Planetengetriebes (5) mittels dem dritten Schaltelelement (SE3) koppelbar ist mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes (6)

wobei das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes (5) mittels dem vierten Schaltelelement (SE4) koppelbar ist mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes (6).

2. Getriebe nach Anspruch 1,

mit einem fünften Schaltelement (SE5), welches dazu eingerichtet ist, das Hohlrad des ersten Planetengetriebes (5) mit einem Fixpunkt zu koppeln.

3. Getriebe nach Anspruch 1,

mit einem sechsten Schaltelement (SE6), welches dazu eingerichtet ist, das Hohlrad des zweiten Planetengetriebes (6) mit einem Fixpunkt zu koppeln.

4. Getriebe nach Anspruch 1

mit einem siebten Schaltelement (SE7), wobei die Eingangswelle (10) mittels dem siebten Schaltelement (SE7) koppelbar ist mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes (6)

5. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste, zweite, fünfte und/ oder das sechste Schaltelement (SEI, SE2, SE5, SE6) eine Klauenkupplung umfasst

6. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei das dritte, vierte und/ oder das siebte Schaltelement (SE3, SE4, SE7) eine Kupplung, insbesondere eine Schlupfkupplung, umfasst.

7. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei ein erstes Antriebsaggregat (7), insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, mit der Eingangswelle (10) koppelbar ist und/ oder ein zweites Antriebsaggregat (8), insbesondere eine elektrische Maschine, mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes (6) koppelbar ist.

8. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei ein Ändern der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes (100) zugkraftun- terbrechungsfrei erfolgt.

9. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

mit einer Ansteuerung (50) zur Ansteuerung mindestens eines der Schaltelemente (SE1..SE7) in Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsvorgabesignals (BV).

10. Hybridantriebsanordnung (200) mit einem Getriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Hybridantriebsanordnung ein zweites Antriebsaggregat (8) und/ oder einen Pulswechselrichter (60), eine elektrische Energiequelle (70) oder ein erstes Antriebsaggregat (7) umfasst.

11. Fahrzeug (300) mit einer Hybridantriebsanordnung (200) nach Anspruch 10.

12. Verfahren (400) zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung (200) mit einem Getriebe (100) nach einem der Ansprüche 1-9 mit den Schritten:

Ermitteln (410) eines Betriebsvorgabesignals (BV)

Ansteuern (420) mindestens eines der Schaltelemente (SE1..SE7) zur Einstellung der Funktionalität des Getriebes (100) in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals (BV).

13. Computerprogramm, das eingerichtet ist, das Verfahren (400) nach Anspruch 12 auszuführen.

14. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.

Description:
GETRIEBE FÜR EINE HYBRIDANTRIEBSANORDNUNG, HYBRIDANTRIEBSANORDNUNG,

FAHRZEUG, VERFAHREN

ZUM BETRIEB DER HYBRIDANTRIEBSANORDNUNG, COMPUTERPROGRAMM UND

SPEICHERMEDIUM

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für eine Hybridantriebsanordnung. Ferner betrifft die Erfindung eine Hybridantriebsanordnung mit einem Getriebe, ein Fahrzeug mit einer Hybridantriebsanordnung und ein Verfahren zum Betrieb der Hybridantriebsanordnung sowie ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.

Stand der Technik

Getriebe für Hybridantriebsanordnungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise zeigt die WO2010/009943 AI ein Doppelkupplungsgetriebe, welches den Betrieb eines Hybridfahrzeugs verbrennungsmotorisch, elektromotorisch und mit beiden Antriebsaggregaten zusammen ermöglicht. Derartige Getriebe sind komplex, schwer und teuer. Es besteht Bedarf an Getriebetopolo- gien mit reduzierter mechanischer Komplexität, verringertem Raumbedarf und verringertem Gewicht.

Der Begriff„gekoppelt" bzw.„angekoppelt" wird im Folgenden im Sinne einer festen Verbindung benutzt. Im Gegensatz dazu umfasst der Begriff„koppelbar" im Rahmen der vorliegenden Beschreibung sowohl feste als auch schaltbare Verbindungen. Ist konkret eine schaltbare Verbindung gemeint, wird in der Regel das entsprechende Schaltelement, insbesondere eine Bremse oder eine Kupplung, explizit angegeben. Ist hingegen konkret eine feste, starre oder drehfeste Verbindung gemeint, wird in der Regel der Begriff„gekoppelt" bzw.„angekoppelt" verwendet und auf die Verwendung des Begriffs„koppelbar" verzichtet. Die Verwendung des Begriffs„koppelbar" ohne Angabe eines konkreten Schaltelementes deutet somit auf den beabsichtigten Einschluss beider Fälle hin. Diese Unter- Scheidung erfolgt allein zugunsten der besseren Verständlichkeit und insbesondere zur Verdeutlichung, wo das Vorsehen einer schaltbaren Verbindung anstelle einer in der Regel leichter realisierbaren festen Verbindung beziehungsweise Koppelung zwingend erforderlich ist. Die obige Definition des Begriffs„gekoppelt" bzw.„angekoppelt" ist daher keinesfalls so eng auszulegen, dass willkürlich zu

Umgehungszwecken eingefügte Kupplungen aus seinem Wortsinn herausführten.

Offenbarung der Erfindung

Es wird ein Getriebe für eine Hybridantriebsanordnung bereitgestellt, welches mit zwei Antriebsaggregaten koppelbar ist, mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, mindestens einem ersten, zweiten, dritten und vierten Schaltelement und mindestens einem ersten Planetengetriebe und einem zweiten Planetengetriebe wobei

die Eingangswelle mittels dem ersten Schaltelement koppelbar ist mit dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes und

die Ausgangswelle mit dem Planetenträger des ersten Planetengetriebes gekop- pelt ist

wobei der Planetenträger des ersten Planetengetriebes mittels dem zweiten Schaltelement koppelbar ist mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes und der Planetenträger des ersten Planetengetriebes mittels dem dritten Schaltelelement koppelbar ist mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes wobei das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes mittels dem vierten Schaltelelement koppelbar ist mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes.

Es wird ein Getriebe für eine Hybridantriebsanordnung bereitgestellt. Für den Betrieb der Hybridantriebsanordnung sind zwei Antriebsaggregate an das Getriebe koppelbar. Das Getriebe umfasst eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle, mindestens ein erstes, zweites, drittes und viertes Schaltelement und mindestens ein erstes und ein zweites Planetengetriebe. Die Ausgangswelle ist mit dem Planetenträger des ersten Planetengetriebes gekoppelt. Im Rahmen der Beschreibung ist eine Koppelung als eine Verbindung zu verstehen, welche starr, bei- spielsweise einstückig, beispielsweise mittels einer Welle, oder mit einer festen Übersetzung oder Getriebestufe ausgeführt ist. Die Eingangswelle ist mittels dem ersten Schaltelement koppelbar mit dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes. Der Planetenträger des ersten Planetengetriebes ist mittels dem zweiten Schaltelement koppelbar mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes. Weiter ist der Planetenträger des ersten Planetengetriebes mittels des dritten Schaltelementes koppelbar mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes. Das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes ist mittels dem vierten Schaltelement koppelbar mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes. Insbesondere ist die Ausgangswelle mit einem Abtrieb koppelbar. Ein Abtrieb ist insbesondere mindestens eine Welle oder eine Achse, die die Bewegung der Ausgangswelle auf den mechanischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, beispielsweise auf ein Diffe- renzial oder auf ein Antriebsrad überträgt. Vorteilhaft wird ein Getriebe bereitgestellt, welches die Drehzahl und das Drehmoment, welches an der Eingangswelle anliegt, bei geschlossenem erstem, zweitem, drittem und viertem Schaltelement entsprechend der Übersetzungsverhältnisse in dem Getriebe auf die Ausgangswelle überträgt. Bei geöffneten ersten Schaltelement ist die Eingangswelle von der Ausgangswelle abgekoppelt.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe ein fünftes- Schaltelement, welches dazu eingerichtet ist, das Hohlrad des ersten Planetengetriebes mit einem Fixpunkt zu koppeln.

Für das Getriebe ist ein fünftes Schaltelement vorgesehen, welches ein Freigeben oder Festhalten des Hohlrades des ersten Planetengetriebes ermöglicht, insbesondere ein Verbinden des Hohlrades des ersten Planetengetriebes oder ein Abstützen des Hohlrades des ersten Planetengetriebes an einem Fixpunkt oder an einem Gehäuse des Getriebes. Das Festhalten des Hohlrades des ersten Planetengetriebes umfasst das feste, starre fixieren des stillstehenden Hohlrades des ersten Planetengetriebes. Das Freigeben des Hohlrades des ersten Planetengetriebes umfasst das Lösen der Fixierung, so dass das Hohlrades des ersten Planetengetriebes entsprechend der auf das Hohlrad wirkenden Kräfte beschleunigt. Vorteilhaft lassen sich mit der bisher beschriebenen Topologie des Getriebes mit den ersten bis fünften Schaltelementen, neben den bereits erwähnten, weitere Betriebsmodi einstellen. So ergibt sich bei geschlossenem fünften Schaltelement ein Blockieren der Eingangswelle, wenn das erste Schaltelement gleichzeitig geschlossen wird.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe ein sechstes Schaltelement, welches dazu eingerichtet ist, das Hohlrad des zweiten Planetengetriebes mit einem Fixpunkt zu koppeln.

Für das Getriebe ist ein sechstes Schaltelement vorgesehen, welches ein Freigeben oder Festhalten des Hohlrades des zweiten Planetengetriebes ermöglicht, insbesondere ein Verbinden des Hohlrades des zweiten Planetengetriebes oder ein Abstützen des Hohlrades des zweiten Planetengetriebes an einem Fixpunkt oder an einem Gehäuse des Getriebes. Das Festhalten des Hohlrades des zweiten Planetengetriebes umfasst das feste, starre fixieren des stillstehenden Hohlrades des zweiten Planetengetriebes. Das Freigeben des Hohlrades des zweiten Planetengetriebes umfasst das Lösen der Fixierung, so dass das Hohlrades des zweiten Planetengetriebes entsprechend der auf das Hohlrad wirkenden Kräfte beschleunigt. Vorteilhaft lassen sich mit der bisher beschriebenen Topologie des Getriebes mit den ersten bis sechsten Schaltelementen, neben den bereits erwähnten, weitere Betriebsmodi einstellen. So blockiert bei geschlossenem sechs- ten Schaltelement das Hohlrad des zweiten Planetengetriebes.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe ein siebtes- Schaltelement, welches dazu eingerichtet ist, die Eingangswelle mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes zu koppeln.

Für das Getriebe ist ein siebtes Schaltelement vorgesehen, welches ein Freigeben oder koppeln der Eingangswelle mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes ermöglicht. Das Koppeln der Eingangswelle mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes umfasst das drehfeste, starre Verbinden der Ein- gangswelle mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes. Das Freigeben der Eingangswelle mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes umfasst das Lösen der Verbindung, so dass die Eingangswelle oder der Planetenträger des zweiten Planetengetriebes entsprechend der auf die Eingangswelle oder den Planetenträger des zweiten Planetengetriebes wirkenden Kräfte be- schleunigen. Vorteilhaft lassen sich mit der bisher beschriebenen Topologie des Getriebes mit den ersten bis siebten Schaltelementen, neben den bereits erwähnten, weitere Betriebsmodi einstellen. So ergeben sich je nach Kombination des Schließens und Öffnens der Schaltelemente fünf unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das erste, zweite, fünfte und/ oder das sechste Schaltelement eine Klauenkupplung.

Das erste, zweite, fünfte und/ oder das sechste Schaltelement ist als Klauenkupplung ausgeführt.

Das erste und fünfte oder das zweite und sechste Schaltelement sind entweder geöffnet oder wechselseitig geschlossen, also niemals gleichzeitig geschlossen. Daher können diese jeweils zwei Schaltelemente vorteilhaft jeweils mittels eines Aktuators und einer Schaltgabel oder Schaltschwinge angesteuert werden. Der Aktuator steuert hierzu insbesondere drei Positionen an: erstgenanntes Schaltelement geschlossen; beide Schaltelemente geöffnet; letztgenanntes Schaltelement geschlossen. Vorteilhaft wird eine Möglichkeit zur steuerbaren Kopplung der Komponenten des Getriebes bereitgestellt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das dritte, vierte und/ oder das siebte Schaltelement eine Kupplung, insbesondere eine Schlupfkupplung.

Zur Verbindung einzelner Komponenten des Getriebes sind das dritte, vierte und/ oder das siebte Schaltelement als Kupplung ausgeführt. Bei einer derartigen Kupplung kann es sich insbesondere um eine Trockenkupplung, Nasskupplung, Schlupfkupplung oder Klauenkupplung handeln. Vorteilhaft werden Möglichkeiten für eine steuerbare Verbindung der Komponenten des Getriebes bereitgestellt.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein erstes Antriebsaggregat, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, mit der Eingangswelle koppelbar und/ oder ein zweites Antriebsaggregat, insbesondere eine elektrische Maschine, mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes koppelbar.

An der Eingangswelle ist eingangsseitig das erste Antriebsaggregat ankoppelbar. Das zweite Antriebsaggregat ist mit dem Planetenträger des zweiten Planetenge- triebes koppelbar. Vorteilhaft kann für einen generatorischen Betrieb des zweiten Antriebsaggregates, beispielsweise einer elektrischen Maschine, beispielsweise zum Laden einer Batterie, das erste Antriebsaggregat oder der Verbrennungsmotor mittels Schließen des siebten Schaltelements und Öffnen der anderen Schaltelemente mit der elektrischen Maschine verbunden werden. Da dabei beide Antriebsaggregate von der Ausgangswelle abgekoppelt sind und somit kein Drehmoment auf die Ausgangswelle übertragen wird, kann dieses Laden bei beispielsweise stillstehender Ausgangswelle, also beispielsweise während des Stillstands eines Fahrzeugs, erfolgen (Standladen). Bei beispielsweise stillstehender Ausgangswelle wird eine direkte Übertragung der rotatorischen Energie des ersten Antriebsaggregates zum zweiten Antriebsaggregat oder umgekehrt, beispielsweise zum Starten eines Verbrennungsmotors, ermöglicht.

Ein leistungsverzweigter Betrieb des Getriebes (eCVT-Modus) wird durch Schließen des ersten, vierten und sechsten Schaltelements und Öffnen des zweiten, dritten, fünften und siebten Schaltelements ermöglicht. Dabei wirken das erste Antriebsaggregat auf das erste Hohlrad des ersten Planetengetriebes und die elektrische Maschine auf den Planetenträger des zweiten Planetengetriebes. Dabei lässt sich das Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangswelle und Aus- gangswelle über einen weiten Bereich mittels Vorgabe einer Drehzahl oder eines

Drehmomentes des zweiten Antriebaggregates kontinuierlich variieren. Vorteilhaft wird ein leistungsverzweigter Betrieb, oder auch eCVTl-Modus genannt, ermöglicht, bei dem sowohl die Vortriebsleistung an der Ausgangswelle, als auch die Ladeleistung für den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine un- abhängig voneinander einstellbar sind. Vorteilhaft wird ein Laden im Stand oder im Kriechen (>0km/h bis ca. 10km/h) und ein sanfter komfortabler Übergang vom Modus Standladen in den Modus Kriechladen und den Modus Fahren mit fester Übersetzung, bzw. im festem Gang ermöglicht. Bei geöffnetem erstem und siebtem Schaltelement ist das zweite Antriebsaggregat jeweils über einen der vier möglichen festen Übersetzungen mit der Ausgangsswelle verbunden, so dass ein Antreiben der Ausgangswelle nur mittels des zweiten Antriebsaggregates mit einer der vier festen Übersetzungen erfolgt. Mittels, insbesondere dosiertem, Schließen des siebten Schaltelements kann aus dem Fahren mittels dem zweiten Antriebsaggregat das erste Antriebsaggregat angetrieben und beispielsweise gestartet werden, falls das erste Antriebsaggregat ein Verbrennungsmotor ist.

Es besteht auch die Möglichkeit, dass das erste Antriebsaggregat beispielsweise als elektrische Maschine ausgestaltet ist und das zweite Antriebsaggregat beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine ausgestaltet ist. In einer solchen Konfiguration können sich mittels des Getriebes andere Funktionalitäten und Betriebsmodi für das Zusammenwirken der Komponenten ergeben, die hier nicht weiter ausgeführt werden.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Ändern der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zugkraftunterbrechungsfrei.

Ein Ändern der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes, insbesondere ein Schalten in einen anderen Gang oder in einen anderen Betriebsmodus des Getriebes erfolgt zugkraftunterbrechungsfrei, wenn insbesondere für den Wechsel aus einem Betriebsmodus des Getriebes in einen anderen eines der Schaltelement seinen Zustand beibehält, ein zweites der Schaltelemente aus einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand überführt wird und ein drittes der Schaltelemente aus einem geöffneten in einen geschlossenen Zustand überführt wird. Vorteilhaft wird ein Getriebe bereitgestellt, bei dem das Wechseln der Gangstufen ohne eine Unterbrechung der Zugkraft ermöglicht wird.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe eine An- Steuerung zur Ansteuerung mindestens eines der Schaltelemente in Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsvorgabesignals.

Es ist eine Ansteuerung vorgesehen welche in Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsvorgabesignals, beispielsweise ein angefordertes Drehmoment, eine vorgegebene Drehzahl, oder ein bestimmter Betriebspunkt der Antriebsaggregate, mindestens eines der Schaltelemente ansteuert. Die genannten Parameter des Betriebsvorgabesignals können auf die Ausgangswelle des Getriebes, auf die Eingangswelle oder auf die mit den Antriebsaggregaten zu verbindenden Wellen bezogen sein. Vorteilhaft wird eine Steuerung des Getriebes ermöglicht. Ferner betrifft die Erfindung eine Hybrid-Antriebsanordnung mit einem Getriebe, wobei die Hybridantriebsanordnung ein zweites Antriebsaggregat und/ oder einen Pulswechselrichter, elektrische Energiequelle oder ein erstes Antriebsaggregat umfasst.

Es wird eine Hybridantriebsanordnung mit einem bisher beschriebenen Getriebe bereitgestellt. Die Hybridantriebsanordnung umfasst ein zweites Antriebsaggregat. Insbesondere umfasst die Hybridantriebsanordnung einen Pulswechselrichter, eine elektrische Energiequelle und oder ein erstes Antriebsaggregat. Das zweite Antriebsaggregat ist insbesondere mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes gekoppelt oder verbunden. Der Pulswechselrichter ist insbesondere zur Versorgung des zweiten Antriebsaggregates, insbesondere einer elektrischen Maschine, vorgesehen. Hierzu wandelt er insbesondere die elektrische Energie einer elektrischen Energiequelle, beispielsweise einer Batterie und/ oder einer Brennstoffzelle um. Das erste Antriebsaggregat ist insbesondere mit der Eingangswelle gekoppelt oder verbunden. Vorteilhaft wird eine Hybridantriebsanordnung, welche für den Einsatz in einem Fahrzeug eingerichtet ist, bereitgestellt.

Ferner umfasst die Erfindung ein Fahrzeug mit einer beschriebenen Hybridantriebsanordnung. Vorteilhaft wird ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine Hybridantriebsanordnung umfasst.

Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung mit einem Getriebe. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

Ermitteln eines Betriebsvorgabesignals;

Ansteuern mindestens eines der Schaltelemente zur Einstellung der Funktionalität des Getriebes in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals (BV).

Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung mit einem Getriebe bereitgestellt. Dabei wird ein Betriebsvorgabesignal ermittelt. Mindestens eines der Schaltelemente wird zur Einstellung der Funktionalität des Getriebes oder eines entsprechenden Betriebsmodus in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals geschlossen oder geöffnet. Das Betriebsvorgabesignal wird in Abhängigkeit einer Betriebsstrategie, eines Fahrerwunsches oder Fahrpedals, eines Batteriemanagementsystems oder anderer beispielsweise in einem Fahrzeug verfügbaren Systemen vorgegeben. In Abhängigkeit dieses Betriebsvorgabesignals werden die Schaltelemente zur Einstellung der entsprechenden Funktionalität oder des Betriebsmodus des Getriebes angesteuert, insbesondere die Kupplungen oder Bremsen geschlossen oder geöffnet. Die Funktionalität des Getriebes oder der Betriebsmodus sind insbesondere die unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gangstufen, oder die verschiedenen Modi oder Betriebsmodi, beispielsweise ein generatorischer Betrieb des zweiten Antriebsaggregates bei stillstehender Ausgangswelle oder der eCVT-Modus. Vorteilhaft wird ein Verfahren für den Betrieb der Hybridantriebsanordnung bereitgestellt.

Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, das beschriebene Verfahren auszuführen.

Ferner betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das beschriebene Computerprogramm gespeichert ist.

Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des Getriebes entsprechend auf die Hybridantriebsanordnung, das Fahrzeug bzw. das Verfahren und umgekehrt zutreffen bzw. anwendbar sind. Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden, dazu zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung der Hybridantriebsstranganord- nung mit einem Getriebe.

Figur 2: eine Schaltmatrix des Getriebes. Figur 3: ein schematisch dargestelltes Fahrzeug mit einer Hybridantriebstranganordnung.

Figur 4: ein schematisch dargestelltes Verfahren zum Betrieb einer ridantriebstranganordnung.

Ausführungsformen der Erfindung Die Figur 1 zeigt eine Hybridantriebstranganordnung 200 mit einem ersten Antriebsaggregat 7, insbesondere einem Verbrennungsmotor, und einem zweiten Antriebsaggregat 8, insbesondere einer elektrischen Maschine, und einem Getriebe 100. Insbesondere umfasst die Hybridantriebstranganordnung einen Pulswechselrichter 60 zur Versorgung des zweiten Antriebsaggregates 8 mit elektri- scher Energie. Weiter umfasst die Hybridantriebstranganordnung 200 insbesondere eine elektrische Energiequelle 70, welche mit dem Pulswechselrichter 60 verbunden ist. Das Getriebe 100 umfasst die Eingangswelle 10 und die Ausgangswelle 11. Weiter umfasst das Getriebe 100 ein erstes Planetengetriebe 5 und ein zweites Planetengetriebe 6. Weiter umfasst das Getriebe 100 sieben Schaltelemente SE1..SE7. Das erste Schaltelement SEI, insbesondere eine

Klauenkupplung, ist dazu eingerichtet, die Eingangswelle 10 mit dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes 5 zu verbinden oder zu trennen. Das zweite Schaltelement SE2, insbesondere eine Klauenkupplung, ist dazu eingerichtet, den Planetenträger des ersten Planetengetriebes 5 mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes 6 zu verbinden oder zu trennen. Das dritte Schaltelement

SE3, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, den Planetenträger des ersten Planetengetriebes 5 mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes 6 zu verbinden oder zu trennen. Das vierte Schaltelement SE4, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes 5 mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes 6 zu verbinden oder zu trennen. Das fünfte Schaltelement SE5, insbesondere eine Klauenkupplung, ist dazu eingerichtet, das Hohlrad des ersten Planetengetriebes 5 mit einem Fixpunkt zu verbinden oder zu trennen. Das sechste Schaltelement SE6, insbesondere eine Klauenkupplung, ist dazu eingerichtet, das Hohlrad des zweiten Planetengetrie- bes 6 mit einem Fixpunkt zu verbinden oder zu trennen. Weiter kann das Getrie- be 100 ein siebtes Schaltelement SE7 aufweisen. Das siebte Schaltelement SE7, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, die Eingangswelle 10 mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes 6 zu verbinden oder zu trennen. Das Getriebe ist weiter dazu eingerichtet, für den Betrieb mit einem ersten An- triebsaggregat 7 über die Eingangswelle 10 gekoppelt oder verbunden zu werden. In der Figur 1 ist dazu dargestellt, dass die Welle des Antriebsaggregates 7 mit der Eingangswelle 10, insbesondere über einen ersten Stirnradsatz, verbunden wird. Das zweite Antriebsaggregat 8, insbesondere eine elektrische Maschine, wird für den Betrieb des Getriebes 100 wie in der Figur 1 dargestellt mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes 6, insbesondere über einen zweiten Stirnradsatz 12, verbunden. Somit ist das siebte Schaltelement SE7 dazu eingerichtet, das mit der Eingangswelle 10 verbundene erste Antriebsaggregat 7 mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes 6 und mit dem zweiten Antriebsaggregat 8 zu verbinden oder zu trennen. Für eine Optimierung der Übersetzungsverhältnisse ist die Ausgangswelle 11 beispielsweise über einen

Abtrieb 12, insbesondere einen Stirnradsatz, beispielsweise mit einem Differential 14 verbunden, über welches die Bewegungen auf die Räder 310 übertragen werden. Für die Ansteuerung der Schaltelemente ist eine Ansteuerung 50 vorgesehen, die das Verfahren zum Betrieb der Hybridantriebsanordnung mit dem Ge- triebe ausführt. Die Steuerleitungen zwischen der Ansteuerung 50 und den einzelnen Schaltelementen SE1..SE7 sind aus Übersichtlichkeitsgründen nur als Pfeil angedeutet und nicht vollständig dargestellt. Die Kommunikation zwischen den Schaltelementen SE1..SE7 und der Vorrichtung kann mittels der Steuerleitungen als auch mittels eines BUS-Systems oder kabellos erfolgen.

Figur 2 zeigt eine Schaltmatrix des Getriebes. In den Spalten sind die einzelnen Schaltelemente SE1..SE7 angegeben und in der letzten Spalte beispielhaft ein sich zwischen einem der Antriebsaggregate und der Ausgangswelle ergebendes ungefähres Übersetzungsverhältnis. In den Zeilen sind die unterschiedlichen Gangstufen, Gänge oder Betriebsmodi des Getriebes angegeben. Mittels Kreuzen ist in der Schaltmatrix dargestellt, welches der Schaltelemente aktiviert sein muss, damit sich der entsprechende Gang oder Betriebsmodus einstellt. Mit Aktivierung der Schaltelemente ist hierbei insbesondere gemeint, dass eine Kupplung geschlossen wird oder eine Bremse betätigt wird, sodass über die Kupplung eine Kraft von einer Welle auf eine weitere Welle übertragen wird oder mittels der Bremse eine Kraft auf einen Fixpunkt, insbesondere das Getriebegehäuse, übertragen wird. Aus der Schaltmatrix ist ersichtlich, dass sich je nach Kombination der vier Schaltelemente fünf Gänge Gl G5 einstellen lassen, wobei der erste

Gang Gl das höchste Übersetzungsverhältnis und der fünfte Gang G5 das niedrigste Übersetzungsverhältnis aufweist. Bei den Gängen G1..G5 liegt bevorzugt jeweils zwischen dem erstem Antriebsaggregat 7 und der Ausgangswelle 11 ein festes Drehzahlverhältnis entsprechend der in der letzten Spalte angegebenen Übersetzung an. Die Ausgangswelle wird in den Gängen G1..G5 entweder von dem ersten Antriebsaggregat 7 alleine oder mit dem zweiten Antriebsaggregat 8 zusammen angetrieben. Insbesondere sind dies verbrennungsmotorische oder hybridische Gänge, beispielsweise wenn das erste Antriebsaggregat 7 ein Verbrennungsmotor ist und das zweite Antriebsaggregat 8 eine elektrische Maschine. Diese Gänge ermöglichen auch eine Lastpunktanhebung des Verbrennungsmotors, so dass die elektrische Maschine generatorisch betrieben werden kann und ein Laden einer Batterie während des Betriebs, insbesondere Fahrbetrieb eines Fahrzeugs, erfolgen kann. In den folgenden Zeilen der Matrix schließen sich die Gänge El bis E4 oder Betriebsmodi an, in denen nur das zweite Antriebsaggregat 8 mit der Ausgangswelle 11 verbunden ist. Hierzu muss inbesondere das siebte Schaltelement SE7 geöffnet sein, damit keine Verbindung zum ersten Antriebsaggregat 7 besteht. Es ergeben sich insbesondere elektromotorische Gänge, beispielsweise wenn das zweite Antriebsaggregat eine elektrische Maschine ist. Vorteilhaft kann in diesen Gängen ein Fahrzeug lokal emissionsfrei betrieben werden. Beispielhaft ergeben sich die in der Schaltmatrix angegebenen Übersetzungen zwischen dem zweiten Antriebsaggregat 8 und der Abtriebswelle 11.

Mittels Schließens des ersten, vierten und sechsten Schaltelementes SEI, SE4, SE6 und Öffnen der verbleibenden Schaltelemente SE2, SE3, SE5, SE7 ergibt sich ein leistungsverzweigter Betrieb, der eCVTl-Modus, welcher eine voneinander unabhängige Vortriebsleistung an der Ausgangswelle 11 und Ladeleistung des zweiten Antriebsaggregates 8 ermöglicht. Insbesondere eignet sich dieser Betriebsmodus zum hybridischen Anfahren bei niedrigem Batterieladezustand, da ein stufenloses Verändern der Übersetzungsverhältnisse und damit insbesondere stufenloses Beschleunigen bei gleichzeitigem generatorischen Betrieb des zweiten Antriebsaggregates 8 möglich ist.

Ein weiterer Modus CHI, oder auch Standladen, genannt, ergibt sich, wenn nur das siebte Schaltelement SE 7 geschlossen ist und die verbleibenden Schalt- elemente SE1..SE6 geöffnet sind. Die Antriebsaggregate 7 und 8 werden dabei miteinander gekoppelt, wobei keine Verbindung zur Ausgangswelle 11 besteht. In diesem Betriebsmodus kann während des Stillstands der Ausgangswelle, insbesondere eines Fahrzeugs, mittels des ersten Antriebsaggregates 7 das zweite 8 angetrieben werden, beispielsweise generatorisch zum Laden einer elektri- sehen Energiequelle 70, insbesondere einer Batterie, verwendet werden. Alternativ kann mittels des zweiten Antriebsaggregates 8 auch das erste 7 angetrieben werden und beispielsweise ein Verbrennungsmotorstart oder eine Diagnose des Verbrennungsmotors durchgeführt werden, falls das erste Antriebsaggregat 7 ein Verbrennungsmotor ist und das zweite Antriebsaggregat 8 eine elektrische Ma- schine ist.

Figur 3 zeigt ein Fahrzeug 300 mit Rädern 310, wobei das Fahrzeug eine Hybridantriebsanordnung 200, wie oben beschrieben, umfasst. Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung 200 mit einem Getriebe 100. Mit Schritt 405 startet das Verfahren. In Schritt 410 wird ein Betriebsvorgabesignal BV ermittelt und in Schritt 420 mindestens eines der Schaltelemente SE1....SE7 zur Einstellung der Funktionalität des Getriebes 100 in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals BV angesteuert. Mit Schritt 425 endet das Verfahren. Das Betriebsvorgabesignal BV ist hierbei entweder ein Parameter für eine physikalische Größe im Getriebe 100 wie z.B. ein Drehmoment oder eine Drehzahl oder eine zu übertragende Leistung, welche an einer Komponente des Getriebes 100 anliegen oder übertragen werden soll. Diese Komponenten sind insbesondere die Eingangswelle 10, die Ausgangswelle 11 aber auch die Parameter an den Antriebsaggregaten 7, 8 oder den Schaltelementen SE1..SE7. Darüber hinaus kann das Betriebsvorgabesignal

BV auch einen bestimmten Betriebsmodus wie einen der fünf Gänge Gl G5 oder der vier Gänge E1..E4, welche nur mit dem zweiten Antriebsaggregat betrieben werden, oder auch die besonderen Funktionen eCVTl oder Standladen CHI darstellen. In Abhängigkeit dieses Betriebsvorgabesignals BV werden die Schaltelemente SEI bis SE7 entsprechend der Schaltmatrix angesteuert, um das Getriebe 100 in den entsprechenden Gang oder Betriebsmodus zu schalten. Für eine Zugkraftunterbrechungsfreie Umschaltung zwischen den einzelnen Gängen oder Betriebsmodi ist es notwendig, dass eines der Schaltelemente SE1....SE7 seinen Zustand vor und nach der Schaltung beibehält, wobei ein weiteres

Schaltelement während des Schaltens aus dem geöffneten in den geschlossenen Zustand übergeht, während ein anderes aus dem geschlossenen in den geöffneten Zustand übergeht.