DE102011014703A1 - Drive unit for drive train of motor vehicle, particularly hybrid vehicle, has internal combustion engine, electric machine with rotor, and planetary gear having hollow wheel, sun wheel and planetary carrier - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für einen Kraftwagen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a drive device for a motor vehicle according to the preamble of
Die
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebseinrichtung für einen Kraftwagen bereitzustellen, welcher eine geringe Komplexität aufweist sowie einen verbesserten Betrieb ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide a drive device for a motor vehicle, which has a low complexity and enables improved operation.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebseinrichtung für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a drive device for a motor vehicle having the features of
Eine solche Antriebseinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere für ein Hybrid-Fahrzeug, umfasst eine Verbrennungskraftmaschine, eine einen Rotor umfassende elektrische Maschine sowie ein Hohlrad, ein Sonnenrad und einen Planetenträger aufweisendes Planetengetriebe. Über das Hohlrad ist ein Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine in das Planetengetriebe einleitbar. Über das Sonnenrad und den Rotor ist ein Drehmoment der elektrischen Maschine in das Planetengetriebe einleitbar, und über den Planetenträger ist ein Drehmoment aus dem Planetengetriebe ausleitbar. Mit anderen Worten stellt der Planetenträger einen Abtrieb des Planetengetriebes bereit.Such a drive device for a motor vehicle, in particular for a hybrid vehicle, comprises an internal combustion engine, an electric machine comprising a rotor, as well as a ring gear, a sun gear and a planetary gear carrier having planetary gear. About the ring gear torque of the internal combustion engine in the planetary gear can be introduced. A torque of the electric machine in the planetary gear can be introduced via the sun gear and the rotor, and a torque can be diverted from the planetary gear via the planet carrier. In other words, the planet carrier provides an output of the planetary gear.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine einen zu dem Rotor korrespondierenden Stator umfasst, welcher relativ zur Verbrennungskraftmaschine drehfest gehalten ist. Unter einem Stator, welcher relativ zur Verbrennungskraftmaschine drehfest gehalten ist, soll im Rahmen der Erfindung ein Stator verstanden werden, welcher fest mit dem Kraftwagen verbunden ist und keine Drehbewegung ausführt. Unter Die elektrische Maschine ist vorteilhafterweise als sogenannte Innenläufer-Maschine ausgebildet, wobei der Stator den Rotor zumindest bereichsweise außenumfangsseitig umgibt.According to the invention it is provided that the electric machine comprises a stator corresponding to the rotor, which is held in a rotationally fixed relative to the internal combustion engine. Under a stator which is held against rotation relative to the internal combustion engine, should be understood in the context of the invention, a stator which is fixedly connected to the car and does not perform any rotational movement. Under the electric machine is advantageously designed as a so-called internal rotor machine, wherein the stator surrounds the rotor at least partially outer peripheral side.
Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung weist somit eine sehr niedrige Komplexität auf, was die Kosten gering hält. Insbesondere kann bei der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung eine Steuerung oder eine Regelung der elektrischen Maschine und somit eine Einleitung des Drehmoments über den Rotor in das Planetengetriebe und/oder eine sogenannte Drehmomentenüberlagerung (Drehmomentenaddition und Drehmomentensubtraktion) in ihrem Aufwand gering gehalten werden, da der Stator drehfest gehalten ist.The drive device according to the invention thus has a very low complexity, which keeps costs low. In particular, in the drive device according to the invention a control or regulation of the electric machine and thus an introduction of torque through the rotor in the planetary gear and / or a so-called torque superposition (torque addition and torque subtraction) are kept low in their effort because the stator is held against rotation ,
Darüber hinaus erlaubt die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung eine sehr effektive Drehzahl- und/oder Drehmomentenüberlagerung, was mit einem sehr effektiven und effizienten Betrieb der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung einhergeht.In addition, the drive device according to the invention allows a very effective speed and / or torque superposition, which is accompanied by a very effective and efficient operation of the drive device according to the invention.
Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung kann einen ersten Betriebszustand aufweisen, in welchem ein rein verbrennungsmotorischer Betrieb mit einem mechanischen Durchtrieb von der Verbrennungskraftmaschine über das Planetengetriebe zum Abtrieb durchgeführt wird. Dabei ist das Sonnenrad mittels einer Bremseinrichtung festgebremst und somit drehfest gehalten, während sich das Hohlrad angetrieben von der Verbrennungskraftmaschine drehen kann. Dabei ist eine etwaig vorgesehene Bremseinrichtung zum Festbremsen des Hohlrads geöffnet, so dass das Hohlrad nicht abgebremst und drehfest gehalten ist. In diesem Betriebszustand weist die Antriebseinrichtung vorteilhafterweise eine Gesamtübersetzung von zumindest im Wesentlichen i = 2 bis i = 4 auf. Bei i = 3 handelt es sich um eine besonders vorteilhafte Übersetzung, wie sie beispielsweise ein herkömmliches Schaltgetriebe in einem höheren Gang in Verbindung mit einer Achsübersetzung aufweist. Dies ermöglicht einen vorteilhaften und energieverbrauchsarmen verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb des Kraftwagens bei insbesondere längeren Überlandfahrten. Dadurch können insbesondere der Kraftstoffverbrauch und damit die CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden. In diesem Betriebszustand ist beispielsweise die Höchstgeschwindigkeit des Kraftwagens bei gebremster (drehfest gehaltener) elektrischer Maschine möglich.The drive device according to the invention may have a first operating state in which a pure internal combustion engine operation is performed with a mechanical drive from the internal combustion engine via the planetary gear to the output. In this case, the sun gear is braked by means of a braking device and thus held against rotation while the ring gear driven by the internal combustion engine can rotate. In this case, any brake device provided is open for hard braking of the ring gear, so that the ring gear is not braked and held against rotation. In this operating state, the drive device advantageously has a total ratio of at least substantially i = 2 to i = 4. When i = 3 is a particularly advantageous translation, as it has, for example, a conventional manual transmission in a higher gear in conjunction with an axle ratio. This allows an advantageous and low-energy combustion engine driving the motor vehicle in particular longer cross-country trips. As a result, in particular the fuel consumption and thus the CO 2 emissions of the internal combustion engine can be kept low. In this operating state, for example, the maximum speed of the motor vehicle with braked (rotationally held) electric machine is possible.
Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung einen weiteren Betriebszustand aufweisen, in welchem ein rein elektrischer Betrieb durchgeführt wird. Dabei ist das Hohlrad mittels der zugeordneten Bremseinrichtung abgebremst und drehfest gehalten, somit steht also die Verbrennungskraftmaschine bzw. ist abgekuppelt, während sich das Sonnenrad drehen kann. Die Bremseinrichtung des Sonnenrads ist dabei also geöffnet und bremst das Sonnenrad nicht ab. Wird bei dem rein verbrennungsmotorischen Betrieb lediglich ein Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine in das Getriebe ein – und auf den Abtrieb weitergeleitet und dadurch der Kraftwagen angetrieben, so wird bei dem rein elektrischen Betrieb lediglich ein Drehmoment der elektrischen Maschine in das Planetengetriebe ein- und zu dem Abtrieb weitergeleitet und dadurch der Kraftwagen angetrieben. In diesem rein elektrischen Betrieb weist die Antriebseinrichtung vorteilhafterweise eine Gesamtübersetzung von zumindest im Wesentlichen i = 8 bis i = 10 auf, was ebenso einen besonders vorteilhaften Fahrbetrieb des Kraftwagens ermöglicht. In addition, the drive device according to the invention can have a further operating state in which a purely electrical operation is performed. In this case, the ring gear is braked by means of the associated braking device and held against rotation, so thus is the internal combustion engine or is uncoupled, while the sun can rotate. The braking device of the sun gear is thus open and does not slow down the sun gear. If in the pure internal combustion engine operation, only a torque of the internal combustion engine in the transmission - and forwarded to the output and thereby driven the cars, so in the purely electrical operation, only one torque of the electric machine in the planetary gear on and forwarded to the output and driven by the car. In this purely electrical operation, the drive device advantageously has a total ratio of at least substantially i = 8 to i = 10, which also enables a particularly advantageous driving operation of the motor vehicle.
Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung stellt eine besonders vorteilhafte Antriebseinrichtung für Hybrid-Fahrzeuge dar, insbesondere für Hybrid-Fahrzeuge mit der Verbrennungskraftmaschine in einer Funktion als Reichweitenverlängerer für eine Reichweite eines Kraftwagens, bei welchem der Kraftwagen ohne unmittelbare CO2-Emissionen mittels der elektrischen Maschine betrieben werden kann, wobei die elektrische Maschine in einem motorischen Betrieb betrieben und mit elektrischer Energie aus einer Energiespeichereinrichtung, beispielsweise einer Batterie, der Antriebseinheit versorgt wird. Die Verbrennungskraftmaschine dient dazu, bei erschöpfter elektrischer Energie den Kraftwagen weiter anzutreiben und/oder die elektrische Speichereinrichtung wieder aufzuladen, indem die elektrische Maschine dann in einem Generatorbetrieb betrieben wird und dazu dient, die Energiespeichereinrichtung mit elektrischer Energie wieder aufzuladen.The drive device according to the invention represents a particularly advantageous drive device for hybrid vehicles, in particular for hybrid vehicles with the internal combustion engine in a function as range extender for a range of a motor vehicle, in which the motor vehicle can be operated without direct CO 2 emissions by means of the electric machine wherein the electric machine is operated in a motor operation and supplied with electrical energy from an energy storage device, such as a battery, the drive unit. The internal combustion engine serves to further drive the motor vehicle when the electrical energy is exhausted and / or to recharge the electrical storage device, in which case the electric machine is operated in a generator mode and serves to recharge the energy storage device with electrical energy.
Ebenso möglich ist die Darstellung einer sogenannten Rekuperation, bei welcher Bewegungsenergie des sich bewegenden Kraftwagens zum Bremsen desselbigen abgebaut und zumindest teilweise von der elektrischen Maschine im Generatorbetrieb genutzt wird, um die Bewegungsenergie zumindest teilweise in elektrische Energie umzuwandeln und so die Energiespeichereinrichtung aufzuladen. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung insbesondere bei deaktivierter Verbrennungskraftmaschine und insbesondere bei rein elektrischem Betrieb energetisch besonders günstig, wenn also das Hohlrad drehfest gehalten ist. Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung bietet dabei den Vorteil, dass lediglich eine elektrische Maschine samt Leistungselektronik ausreichen, eine schmalbauende Getriebescheibe eingesetzt werden und die Verbrennungskraftmaschine vollwertig genutzt werden kann. Dabei kann die Verbrennungskraftmaschine insbesondere zum Anfahren, beispielsweise zum Auffahren auf einen Bordstein, genutzt werden, da das Planetengetriebe in Kombination mit der elektrischen Maschine als ein stufenloses Getriebe betrieben werden kann.Equally possible is the representation of a so-called recuperation, in which kinetic energy of the moving motor vehicle degraded for braking desselbigen and is at least partially used by the electric machine in the generator mode to convert the kinetic energy at least partially into electrical energy and to charge the energy storage device. This is energetically particularly favorable in the case of the drive device according to the invention, in particular when the internal combustion engine is deactivated, and in particular in purely electrical operation, that is to say when the ring gear is held in a rotationally fixed manner. The drive device according to the invention offers the advantage that only an electrical machine including power electronics sufficient, a narrow-building gear disc can be used and the internal combustion engine can be fully utilized. In this case, the internal combustion engine can be used in particular for starting, for example, for driving onto a curb, since the planetary gear can be operated in combination with the electric machine as a continuously variable transmission.
Die elektrische Maschine indes bietet insbesondere gegenüber einer Reibkupplung den Vorteil, überflüssige Energie beim Anfahren, welche aus Differenzdrehzahlen resultiert, als elektrische Energie zur Energiespeichereinrichtung zu leiten und diese damit aufzuladen, anstatt die Energie zwischen Reibbelägen der Reibkupplung in Wärme- und damit Verlustenergie umzuwandeln. Bei einem Ladezustand der Energiespeichereinrichtung unterhalb eines Grenzwertes kann zum Anfahren mit dem Kraftwagen gegen einen Widerstand, also beispielsweise bei einem Anfahren am Berg oder gegen einen Bordstein, die Verbrennungskraftmaschine mit etwas erhöhter Verbrennungskraftmaschinendrehzahl betrieben werden und die elektrische Maschine generatorisch antreiben. Eine Regelung der elektrischen Maschine bewirkt ein infolge einer erzeugten elektrischen Leistung erhöhtes Gegenmoment, so dass sich ein Moment der Verbrennungskraftmaschine entsprechend erhöht, bis das am Planetengetriebe, welches mit der Abtriebswelle verbunden ist und den eingeleiteten Momenten von der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Maschine das Gleichgewicht hält, entstehende Reaktionsmoment an der Abtriebswelle größer als die Summe der Fahrwiderstände des Kraftwagens wird und somit der Kraftwagen sich in Bewegung setzt. Im Falle einer Bordsteinauffahrt muß die Regelung natürlich ebenso wie beim manuellen Anfahren in einem herkömmlichen verbrennungsmotorisch angetriebenen Kraftwagen die zur Verfügung gestellte Antriebsleistung sehr schnell wieder zurückregeln, sobald der Widerstand überwunden ist. Beim Anfahren am Berg ist eine ebenfalls geregelte Bremseinrichtung notwendig, die die anzutreibende Achse des Kraftwagens erst dann freigibt, wenn das Antriebsmoment die Fahrwiderstände übersteigt und somit das Anfahren möglich ist, um ein Zurückrollen des Kraftwagens am Berg zu unterbinden.The electric machine, however, offers the advantage, in particular over a friction clutch, of conducting superfluous energy during starting, which results from differential speeds, as electrical energy to the energy storage device and charging it instead of converting the energy between friction linings of the friction clutch into heat energy and thus energy loss. In a state of charge of the energy storage device below a threshold for starting the car against a resistance, so for example when starting on the mountain or against a curb, the internal combustion engine can be operated with slightly higher internal combustion engine speed and drive the electric machine as a generator. A control of the electric machine causes an increased due to a generated electric power counter-torque, so that a moment of the internal combustion engine increases accordingly until the planetary gear, which is connected to the output shaft and the initiated moments of the internal combustion engine and the electric machine keeps the balance , Resulting reaction torque on the output shaft is greater than the sum of the driving resistance of the motor vehicle and thus the car is set in motion. In the case of a curb drive, the scheme must, of course, as well as when manually starting in a conventional internal combustion engine driven vehicles the drive power provided back very quickly back, as soon as the resistance is overcome. When starting on the mountain a likewise controlled braking device is necessary, which releases the driven axle of the motor vehicle only when the drive torque exceeds the driving resistance and thus startup is possible to prevent rolling back of the motor vehicle on the mountain.
Ferner kann die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung als weiteren Betriebszustand einen Mischbetrieb aufweisen: Dabei können sich sowohl das Hohlrad als auch das Sonnenrad drehen, sind also nicht mittels der entsprechenden Bremseinrichtung abgebremst und drehfest gehalten, so dass ein Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine in das Planetengetriebe einleitbar sowie die elektrische Maschine in dem Generatorbetrieb oder in dem motorischen Betrieb betrieben werden kann. In diesem Betriebszustand ermöglicht die Antriebseinrichtung eine sogenannte Lastpunktverschiebung. Durch entsprechende Steuerung bzw. Regelung der elektrischen Maschine kann der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine in dem Motorenkennfeld derart verschoben werden, dass er in einem besonders verbrauchsgünstigen Bereich liegt.Furthermore, the drive device according to the invention as a further operating state may have a mixed operation: both the ring gear and the sun can rotate, so are not braked by means of the corresponding braking device and rotatably held, so that a torque from the internal combustion engine in the planetary gear introduced and the electric Machine can be operated in the generator mode or in the motor operation. In this operating state, the drive device allows a so-called load point shift. By appropriate control or regulation of the electrical Engine, the operating point of the internal combustion engine in the engine map can be moved so that it is located in a particularly fuel-efficient area.
Zur Realisierung einer komfortablen Fahrt ohne einen sogenannten sägenden Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ist die elektrische Maschine fein über eine abzuführende Leistung in ihrem Gegenmoment im Generatorbetrieb zu regulieren. Bei der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung ist es ebenso möglich, die Verbrennungskraftmaschine ohne separate, zusätzliche Anlasseinrichtung in allen Betriebszuständen anzulassen und damit zu starten. Steht der Kraftwagen, so ist dies auf einfache Art und Weise derart möglich, dass auch der Antrieb drehfest gehalten ist, beispielsweise durch Bremsen von mit dem Abtrieb verbundener Räder. Dann kann die Verbrennungskraftmaschine mittels der elektrischen Maschine auf einfache Art und Weise gestartet werden.To realize a comfortable ride without a so-called sawing operation of the internal combustion engine, the electric machine is fine to regulate a power to be dissipated in its counter-torque in the generator mode. In the drive device according to the invention, it is also possible to start the internal combustion engine without separate additional starting device in all operating conditions and start it. Is the car, so this is possible in a simple manner so that the drive is held against rotation, for example by braking connected to the output wheels. Then, the internal combustion engine can be started by the electric machine in a simple manner.
Ebenso möglich ist es, die Verbrennungskraftmaschine bei einem Übergang von dem rein elektrischen Betrieb in den Mischbetrieb zu starten, während der Kraftwagen elektrisch angetrieben wird:
Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung ermöglicht es zwar prinzipiell, auf entsprechende Kupplungseinrichtungen in einem Drehmomentenfluss zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Hohlrad und/oder in einem Drehmomentenfluss zwischen der elektrischen Maschine bzw. dem Rotor und dem Sonnenrad zu verzichten, so dass die Teileanzahl und damit die Komplexität, das Gewicht und die Kosten, je nach Komfortansprüchen für den Kraftwagen, besonders gering gehalten werden können.It is also possible to start the internal combustion engine at a transition from the purely electrical operation in the mixed operation, while the motor vehicle is driven electrically:
Although the drive device according to the invention makes it possible in principle to dispense with corresponding coupling devices in a torque flow between the internal combustion engine and the ring gear and / or in a torque flow between the electric machine or the rotor and the sun gear, so that the number of parts and thus the complexity, the Weight and the cost, depending on the comfort requirements for the car, can be kept very low.
Jedoch kann vorgesehen sein, dass in einem Drehmomentenfluss zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Hohlrad eine Kupplungseinrichtung angeordnet ist, mittels welcher die Verbrennungskraftmaschine mit dem Hohlrad zum Übertragen eines Drehmoment in einer Schließstellung der Kupplungseinrichtung koppelbar und in einer Offenstellung der Kupplungseinrichtung diese Kopplung aufhebbar ist. Dies ermöglicht eine besonders günstige Aktivierung der Verbrennungskraftmaschine zur Darstellung des Übergangs von dem rein elektrischen Betrieb zu dem Mischbetrieb oder zu dem rein verbrennungsmotorischen Betrieb sowie eine besonders effiziente und effektive Rekuperation.However, it can be provided that in a torque flux between the internal combustion engine and the ring gear, a clutch device is arranged, by means of which the internal combustion engine with the ring gear for transmitting torque in a closed position of the clutch device coupled and in an open position of the clutch device, this coupling can be canceled. This allows a particularly favorable activation of the internal combustion engine to represent the transition from the purely electrical operation to the mixed operation or to the purely internal combustion engine operation and a particularly efficient and effective recuperation.
Dadurch kann die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise bei dem rein elektrischen Betrieb von dem Hohlrad in der Offenstellung der Kupplungseinrichtung entkoppelt sein und mittels einer der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Anlasseinrichtung angelassen und aktiviert werden. Ist die Verbrennungskraftmaschine aktiviert, so kann die Verbrennungskraftmaschine durch Bewegen der Kupplungseinrichtung von der Offenstellung in die Schließstellung mit dem Hohlrad gekoppelt werden, nachdem oder während die Bremseinrichtung, mittels welcher das Hohlrad drehfest gehalten ist, geöffnet wird und das Hohlrad freigegeben hat oder freigibt. Dies stellt einen besonders komfortablen Betrieb der Antriebseinrichtung und insbesondere einen besonders komfortablen Übergang zwischen den einzelnen Betriebszuständen dar. Je nachdem, ob als Kupplungseinrichtung eine Kupplung ähnlich eine Schaltkupplung, wie beispielsweise eine Klauenkupplung oder eine Reibkupplung mit einer kontinuierlichen, wegabhängigen Ankopplung verwendet wird, muß die elektrische Maschine synchronisierend wirken oder nicht.As a result, the internal combustion engine can be decoupled from the ring gear in the open position of the clutch device, for example in the case of purely electrical operation, and can be started and activated by means of a starting device assigned to the internal combustion engine. If the internal combustion engine is activated, the internal combustion engine can be coupled by moving the clutch device from the open position into the closed position with the ring gear, after or during the brake device, by means of which the ring gear is held in a rotationally fixed manner, and has released or releases the ring gear. This represents a particularly comfortable operation of the drive device and in particular a particularly comfortable transition between the individual operating states. Depending on whether a coupling similar to a clutch, such as a dog clutch or a friction clutch with a continuous, path-dependent coupling is used, the electric machine synchronizing effect or not.
Ist die Kupplungseinrichtung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Hohlrad nicht vorgesehen, so ist ein derartiger Übergang von dem rein elektrischen Betrieb zu dem Hybridbetrieb oder dem rein motorischen Betrieb derart möglich, dass die Bremseinrichtung zum Festbremsen des Hohlrads gelöst wird und durch einen insbesondere kleinen Gegenimpuls an der elektrischen Maschine die fest mit dem Hohlrad gekoppelte – zunächst noch stillstehende – Verbrennungskraftmaschine infolge der Kraftwagenträgheit mitgenommen und dadurch gestartet wird, was jedoch Komforteinbußen infolge eines wohl kaum vermeidbaren Ruckens bedeutet. Oder aber es kann nur bei einem Stillstand des Kraftwagens, d. h. bei festgebremster Antriebsachse und folglich festgebremstem Planetenträger die Verbrennungskraftmaschine durch die elektrische Maschine gestartet werden.If the coupling device between the internal combustion engine and the ring gear is not provided, then such a transition from the purely electrical operation to the hybrid operation or purely motor operation is possible such that the braking device is released for stalling the ring gear and by a particular small counter-pulse at the electric machine firmly coupled with the ring gear - initially still stationary - Internal combustion engine is taken as a result of the motor vehicle inertia and thereby started, but this means loss of comfort due to a hardly unavoidable jerking. Or it can only be at a standstill of the motor vehicle, d. H. when the drive axle is braked and consequently braked planet carrier, the internal combustion engine can be started by the electric machine.
Die besonders effiziente und effektive Rekuperation lässt sich mittels der Kupplungseinrichtung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Hohlrad derart darstellen, dass bei einem Abbremsen des Kraftwagens die Verbrennungskraftmaschine von dem Hohlrad entkoppelt und das Hohlrad mittels der entsprechenden Bremseinrichtung abgebremst und drehfest gehalten wird, wodurch alleinig die elektrische Maschine mit hoher Übersetzung über den Abtrieb mit einem Drehmoment bzw. einer Drehzahl (von sich drehenden Rädern des Kraftwagens) beaufschlagt wird und über ihre regelbare Generatorleistung im Generatorbetrieb den Kraftwagen bremst.The particularly efficient and effective recuperation can be represented by means of the coupling device between the internal combustion engine and the ring gear such that decelerates the motor vehicle, the internal combustion engine decoupled from the ring gear and the ring gear is braked by the corresponding braking device and rotatably held, thereby solely the electric machine with high transmission via the output with a torque or a rotational speed (of rotating wheels of the motor vehicle) is acted upon and slows down the vehicle over its controllable generator power in generator mode.
Ein etwaige Kupplungseinrichtung in einem Drehmomentenfluss zwischen der elektrischen Maschine und dem Sonnenrad birgt den Vorteil, dass dadurch ein Sicherheitselement beispielsweise für eine Vollbremsung während des reinen elektrischen Betriebs dargestellt ist. Durch Öffnen dieser Kupplungseinrichtung, so dass keine Drehmomentenübertragung zwischen der elektrischen Maschine und dem Sonnenrad mehr möglich ist, kann sichergestellt werden, dass das Trägheitsmoment der elektrischen Maschine nicht das schlagartig stillstehende Planetengetriebe zerstört.A possible coupling device in a torque flow between the electric machine and the sun wheel has the advantage that a safety element is thereby represented, for example, for full braking during pure electrical operation. By opening this coupling device, so that no torque transmission between the electric machine and the sun gear is more possible, it can be ensured that the moment of inertia of the electric machine does not destroy the abruptly stationary planetary gear.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respective combinations indicated, but also in other combinations or alone, without the scope of To leave invention.
Die Zeichnung zeigtThe drawing shows
Die
Wie der
Des Weiteren umfasst die Antriebseinrichtung
Die elektrische Maschine
Der Planetenträger
Die Getriebestufe
Wie in der
Die Antriebseinrichtung
Das Planetengetriebe
Aus der sogenannten Willis-Gleichung: wobei n1 bzw. nEM die Drehzahl des Sonnenrads und damit des Rotors
Ist die Abtriebswelle
Wird die Antriebseinrichtung
Im Gegensatz dazu kann die Antriebseinrichtung
Aus der Willis-Gleichung ergibt sich zudem folgendes, allgemeines Drehzahlverhältnis:
Die Getriebestufe
Im rein elektrischen Betrieb (bei drehfest gehaltenem Hohlrad
Ein Kräftegleichgewicht am Planetenradumfang liefert folgende Momentenbilanz:
Des Weiteren ergibt sich folgende Leistungsbilanz:
Wie in der
Die
Die
Die
Der Abtrieb umfasst eine optionale Schaltgruppe
Dem zweiten der Gänge ist ein zweites Zahnradpaar zugeordnet, welches ein mit der Abtriebswelle
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Antriebseinrichtungdriving means
- 1212
- Antriebsstrangpowertrain
- 1313
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 1414
- Kurbelwellecrankshaft
- 1616
- Planetengetriebeplanetary gear
- 1818
- Hohlradring gear
- 2020
- Planetenträgerplanet carrier
- 22 22
- Sonnenradsun
- 2424
- Sonnenwellesun wave
- 2525
- Planetenradplanet
- 2626
- elektrische Maschineelectric machine
- 2828
- Statorstator
- 3030
- Rotorrotor
- 3232
- Abtriebswelleoutput shaft
- 3434
- Zahnradgear
- 3636
- Getriebestufegear stage
- 3838
- Zahnradgear
- 4040
- Zahnrad (z. B. am Differentialgehäuse der anzutreibenden Achse des Kraftwagens)Gear (eg on the differential housing of the driven axle of the motor vehicle)
- 4242
- Radwheel
- 4444
- Anzutreibende Achse des KraftwagensTo be driven axle of the motor vehicle
- 4646
- Bremseinrichtungbraking means
- 4848
- Bremseinrichtungbraking means
- 5050
- BereichArea
- 5252
- Schaltgruppeswitching group
- 5454
- Gelenkwellepropeller shaft
- 5656
- GelenkwellenteilPTO shaft part
- 5858
- Gelenkjoint
- 6060
- Gelenkjoint
- 6262
- Zahnradgear
- 6464
- Schaltmuffeshift sleeve
- 6666
- Zahnradgear
- 6868
- Zahnradgear
- 7070
- Zahnradgear
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Claims (8)
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105291808A (en) * | 2014-06-04 | 2016-02-03 | 中山大学 | Hybrid power transmission integration system and control method thereof |
| DE102014219359B3 (en) * | 2014-09-25 | 2016-02-04 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Drive device for a hybrid motor vehicle |
| WO2018014983A1 (en) | 2016-07-22 | 2018-01-25 | Gkn Automotive Ltd. | Transmission assembly for a hybrid vehicle, drive system, and hybrid vehicle |
| DE102019105998A1 (en) | 2019-03-08 | 2019-05-16 | FEV Europe GmbH | Drive device for a motor vehicle |
| CN112406509A (en) * | 2020-10-29 | 2021-02-26 | 邓云娣 | Hybrid power device and planetary gear set |
| CN113165499A (en) * | 2018-12-14 | 2021-07-23 | Gkn汽车有限公司 | Transmission assembly for hybrid drive |
| DE102014101733B4 (en) | 2013-02-22 | 2021-09-23 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | HYBRID VEHICLE WITH POWER-SPANISHED AND PARALLEL HYBRID TRANSMISSION |
| DE102020006952A1 (en) | 2020-11-13 | 2022-05-19 | Daimler Ag | Hybrid drive device for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle |
| DE102013103803B4 (en) | 2012-11-23 | 2023-04-27 | Hyundai Motor Company | automatic transmission |
| DE102012024677B4 (en) | 2012-12-18 | 2025-07-17 | Magna Pt B.V. & Co. Kg | Hybrid powertrain and gear change procedure |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005008148A1 (en) | 2005-02-21 | 2006-08-24 | Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg | Accessories drive e.g. hybrid drive, for motor vehicle, has electrical machine with inner rotor that is decelerated with inner brake, and outer rotor connected with pinion cage of planetary gear, where cage produces output of drive |
-
2011
- 2011-03-22 DE DE102011014703A patent/DE102011014703A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005008148A1 (en) | 2005-02-21 | 2006-08-24 | Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg | Accessories drive e.g. hybrid drive, for motor vehicle, has electrical machine with inner rotor that is decelerated with inner brake, and outer rotor connected with pinion cage of planetary gear, where cage produces output of drive |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013103803B4 (en) | 2012-11-23 | 2023-04-27 | Hyundai Motor Company | automatic transmission |
| DE102012024677B4 (en) | 2012-12-18 | 2025-07-17 | Magna Pt B.V. & Co. Kg | Hybrid powertrain and gear change procedure |
| DE102014101733B4 (en) | 2013-02-22 | 2021-09-23 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | HYBRID VEHICLE WITH POWER-SPANISHED AND PARALLEL HYBRID TRANSMISSION |
| CN105291808B (en) * | 2014-06-04 | 2018-02-23 | 中山大学 | Hybrid power transmission integration system and control method thereof |
| CN105291808A (en) * | 2014-06-04 | 2016-02-03 | 中山大学 | Hybrid power transmission integration system and control method thereof |
| DE102014219359B3 (en) * | 2014-09-25 | 2016-02-04 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Drive device for a hybrid motor vehicle |
| WO2018014983A1 (en) | 2016-07-22 | 2018-01-25 | Gkn Automotive Ltd. | Transmission assembly for a hybrid vehicle, drive system, and hybrid vehicle |
| JP2019527164A (en) * | 2016-07-22 | 2019-09-26 | ジーケーエヌ オートモーティブ リミテッド | Transmission device and drive system for hybrid vehicle, and hybrid vehicle |
| US10688858B2 (en) | 2016-07-22 | 2020-06-23 | Gkn Automotive Ltd. | Hybrid vehicle transmission assembly and drive system |
| CN113165499A (en) * | 2018-12-14 | 2021-07-23 | Gkn汽车有限公司 | Transmission assembly for hybrid drive |
| DE102019105998A1 (en) | 2019-03-08 | 2019-05-16 | FEV Europe GmbH | Drive device for a motor vehicle |
| DE102020105843A1 (en) | 2019-03-08 | 2020-04-30 | FEV Europe GmbH | Drive device for a motor vehicle |
| CN112406509A (en) * | 2020-10-29 | 2021-02-26 | 邓云娣 | Hybrid power device and planetary gear set |
| WO2022100919A1 (en) | 2020-11-13 | 2022-05-19 | Mercedes-Benz Group AG | Hybrid drive device for a motor vehicle, in particular for a motor car |
| DE102020006952B4 (en) * | 2020-11-13 | 2025-05-28 | Mercedes-Benz Group AG | Hybrid drive device for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle |
| DE102020006952A1 (en) | 2020-11-13 | 2022-05-19 | Daimler Ag | Hybrid drive device for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle |
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