DE102008064087A1

DE102008064087A1 - Elektrisch verstellbares Getriebe mit zwei Modi

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Publication number: DE102008064087A1
Application number: DE102008064087A
Authority: DE
Inventors: Brendan M. Rochester Hills Conlon
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-01-07
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2028-12-20
Also published as: CN101482161B; DE102008064087B4; US20090176610A1; US7942776B2; CN101482161A

Abstract

Es ist ein elektrisch verstellbares Getriebe (EVT) mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement, einem ersten und einem zweiten Motor/Generator, einem ersten und einem zweiten Planetenradsatz und einem Achsantriebszahnradsatz vorgesehen. Zwei Drehmomentübertragungsmechanismen sind selektiv alleine oder in unterschiedlichen Kombinationen einrückbar, um einen rein elektrischen Betriebsmodus, einen Modus mit Eingangsleistungsverzweigung, einen Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung und einen neutralen Modus herzustellen. Der erste Drehmomentübertragungsmechanismus kann als eine Einwegkupplung parallel zu einer Reibungskupplung oder einer Klauenkupplung ausgestaltet sein oder kann als eine verriegelbare Einwegkupplung ausgestaltet sein. Ein Fahrzeug, das das EVT aufweist, kann elektrisch unter Verwendung eines oder beider Motoren/Generatoren bis zu einer Maximaldrehzahl der Motoren/Generatoren angetrieben werden. Es gibt keine schlupfenden Kupplungen, wenn in dem rein elektrischen Betriebsmodus gearbeitet wird, und die Maschine stellt den größten Teil der Leistung für ein Hochgeschwindigkeitsfahren bereit. Das EVT kann durch einen synchronen Schaltvorgang von einem Modus mit Eingangsleistungsverzweigung in einen Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung übergehen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein elektrisch verstellbares Getriebe (EVT) mit zwei Modi, das für eine umfangreiche Batterieanwendung geeignet ist, wobei das EVT einen Modus mit Eingangsleistungsverzweigung, einen Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung, einen rein elektrischen Modus unter Verwendung von zwei Motoren und einen neutralen Modus aufweist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein elektrisch verstellbares Getriebe (EVT) weist typischerweise ein Antriebselement auf, das mit einer Maschine verbunden ist, sowie einen oder zwei Motoren/Generatoren, die mit unterschiedlichen Elementen von mehreren Planetenradsätzen verbunden sind, um einen oder mehrere elektrisch verstellbare Betriebsmodi oder Modi, Modi mit festem Drehzahlverhältnis und einen rein elektrischen (batteriebeaufschlagenden) Modus zu ermöglichen. Ein ”elektrisch verstellbarer” Modus oder EV-Modus ist ein Betriebsmodus, bei welchem das Drehzahlverhältnis zwischen den Antriebs- und Abtriebselementen des Getriebes durch die Drehzahl von einem der Motoren/Generatoren bestimmt wird.
Ein EVT kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit eines Fahrzeugs auf vielerlei Weisen verbessern. Beispielsweise kann die Maschine im Leerlauf, während Zeiträumen eines Verzögerns und Bremsens und während Zeiträumen eines Betriebs mit relativ niedriger Geschwindigkeit und leichter Fahrzeuglast ausgeschaltet werden, um dadurch Wirkungsgradverluste, die aufgrund von Motorwiderstand hervorgerufen werden, zu beseitigen. Über regeneratives Bremsen wiederaufgefangene Bremsenergie oder Energie, die von einem der Motoren, der als Generator wirkt, während Zeiträumen, wenn die Maschine arbeitet, wiederaufgefangen wird, wird während dieser Zeiträume mit ”ausgeschalteter Maschine” benutzt, um den Zeitraum oder die Dauer, während der die Maschine aus ist, auszudehnen und somit Maschinendrehmoment oder -leistung zu ergänzen, um das Fahrzeug mit einer niedrigeren Maschinendrehzahl zu betreiben und/oder um Nebenaggregatleistungsversorgungen zu ergänzen. Ein vorübergehender Bedarf nach Maschinendrehmoment oder -leistung wird durch die Motoren/Generatoren während Zeiträumen mit ”eingeschalteter Maschine” ergänzt, was eine kleinere Bemessung der Maschine zulässt, ohne das hervortretende Fahrzeugleistungsvermögen verringern. Zusätzlich sind die Motoren/Generatoren bei der Nebenaggregatleistungserzeugung effizient, und die elektrische Leistung von der Batterie dient als eine verfügbare Drehmomentreserve, was einen Betrieb bei einem relativ niedrigen Getriebedrehzahlverhältnis zulässt.
Elektrisch verstellbare Modi können als Modi mit Eingangsleistungsverzweigung, Ausgangsleistungsverzweigung, kombinierter Leistungsverzweigung oder Reihenmodi klassifiziert werden. Bei Modi mit Eingangsleistungsverzweigung ist ein Motor/Generator derart übersetzt, dass seine Drehzahl direkt proportional zu dem Getriebeabtrieb variiert, und ein weiterer Motor/Generator ist derart übersetzt, dass seine Drehzahl eine Linearkombination der Drehzahlen des Antriebs- und Abtriebselements ist. Bei Modi mit Ausgangsleistungsverzweigung ist ein Motor/Generator derart übersetzt, dass seine Drehzahl direkt proportional zu dem Getriebeantriebselement variiert, und der weitere Motor/Generator ist derart übersetzt, dass seine Drehzahl eine Linearkombination der Drehzahlen des Antriebselements und des Abtriebselements ist. Bei einem Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung sind beide Motoren/Generatoren derart übersetzt, dass ihre Drehzahlen Linearkombinationen der Drehzahlen des Antriebs- und Abtriebselements sind, aber keine direkt proportional zu entweder der Drehzahl des Antriebselements oder der Drehzahl des Abtriebselements ist. Bei einem Reihenmodus ist ein Motor/Generator derart übersetzt, dass seine Drehzahl direkt proportional zu der Drehzahl des Getriebeantriebselements variiert, und der andere Motor/Generator ist derart übersetzt, dass seine Drehzahl direkt proportional zu der Drehzahl des Getriebeabtriebselements variiert. Es gibt keine direkte mechanische Leistungsübertragungsstrecke zwischen den Antriebs- und Abtriebselementen, wenn in dem Reihenmodus gearbeitet wird, und daher muss die gesamte Leistung elektrisch übertragen werden.
Das Reihenantriebssystem ist ein System, bei welchem die Energie einer Strecke von einer Maschine zu einer elektrischen Speichereinrichtung und dann zu einem Elektromotor/Generator folgt, der Leistung aufbringt, um die Antriebselemente zu rotieren. Mit anderen Worten gibt es in einem Reihenantriebssystem anders als bei Parallelantriebssystemen keine direkte mechanische Verbindung zwischen der Maschine und den Antriebselementen. Daher beruhen Getriebe mit einer relativ großen elektrischen Batterieantriebsfähigkeit und einer relativ geringen Maschinenantriebsfähigkeit bislang weitgehend auf dem, was als ein Reihenhybridgetriebe oder -antriebssystem konstruiert worden ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein elektrisch verstellbares Getriebe (EVT) vorgesehen, das gut zur Verwendung mit relativ großer Batterieleistung und/oder einer relativ kleinen Maschine mit reduzierten Motordrehzahlanforderungen geeignet ist. Das EVT weist eine erhöhte EVT-Modus-Leistungsfähigkeit unter Verwendung beider Motoren/Generatoren auf. Das EVT besitzt einen rein elektrischen Niedrigbereichs-Vorwärtsbetriebsmodus, bei welchem die Maschine aus ist, einen elektrisch verstellbaren Vorwärts-Niedrigbereichs-Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung, einen Vorwärts-Hochbereichs-Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung und einen neutralen Betriebsmodus. Das Schalten zwischen den verfügbaren Modi kann mit herkömmlichen Kupplung/Kupplung-Schaltvorgängen oder synchronen Schaltvorgängen ausgeführt werden, die rein durch Ändern von Motordrehzahlen ausgeführt werden, während in einem der beiden verfügbaren EVT-Modi gearbeitet wird.
Genauer umfasst das EVT ein Antriebselement, das funktional mit einer Maschine verbunden ist, ein Abtriebselement, ein feststehendes Element und einen ersten und einen zweiten Motor/Generator. Das EVT umfasst auch einen ersten und zweiten Planetenradsatz, die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element aufweisen, und einen ersten und zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, die selektiv alleine oder in unterschiedlichen Kombinationen einrückbar sind, um eines der Elemente eines Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element oder mit einem Element des anderen Planetenradsatzes zu verbinden und somit einen rein elektrischen Modus mit festem Verhältnis, einen Niedrigbereichsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung, einen Hochbereichsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung und einen neutralen Modus herzustellen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der erste Drehmomentübertragungsmechanismen eine Bremse, die das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element verbindet, um den Modus mit Eingangsleistungsverzweigung und/oder den rein elektrischen Modus herzustellen, und der zweite Drehmomentübertragungsmechanis mus ist eine Kupplung, die das zweite Element des ersten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindet, um den Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung und/oder den rein elektrischen Modus herzustellen.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung startet der Antriebsstrang die Maschine, während das EVT sich in dem rein elektrischen Modus befindet, und geht von dem rein elektrischen Modus in den Modus mit Eingangsleistungsverzweigung über, indem der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus ausgerückt wird und ein Drehmoment an dem ersten Motor/Generator befohlen wird, das zu einem positiven Maschinendrehmoment führt.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist der erste Drehmomentübertragungsmechanismus eine Einwegkupplung, die parallel zu einer Reibungskupplung oder einer Klauenkupplung angeordnet ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus eine Klauenkupplung.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung geht das EVT direkt von dem Modus mit Ausgangsleistungsverzweigung in den Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung über einen Kupplung/Kupplung-Schaltvorgang und/oder einen synchronen Schaltvorgang über.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst das EVT eine Energiespeichereinrichtung (ESD), die mit dem ersten und zweiten Motor/Generator verbunden ist, um dorthin Leistung zu liefern und von dort Leistung aufzunehmen, wobei die ESD mit einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Leistungsversorgung zum Wiederaufladen verbindbar ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem ersten Motor/Generator verbunden. Das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ist ständig mit der Maschine zur gemeinsamen Rotation damit verbunden und ist selektiv mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes über den zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus verbunden. Das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ist selektiv mit dem feststehenden Element über den ersten Drehmomentübertragungsmechanismus verbunden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung sind das erste, zweite und dritte Element des ersten Planetenradsatzes jeweils ein Hohlrad, ein Träger bzw. ein Sonnenrad, und das erste, zweite und dritte Element des zweiten Planetenradsatzes sind jeweils ein Sonnenrad, ein Träger bzw. ein Hohlrad.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung sind das erste, zweite und dritte Element des ersten Planetenradsatzes jeweils ein Träger ein Hohlrad bzw. ein Sonnenrad, und das erste, zweite und dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ist ein Träger.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist der Antriebsstrang eine Maschine, ein elektrisch verstellbares Getriebe (EVT), ein feststehendes Element, einen ersten und zweiten Motor/Generator und eine Energiespeichereinrichtung auf. Der Antriebsstrang weist auch einen ersten und zweiten Planetenradsatz auf, die jeweils ein Hohlrad, ein Sonnenrad und einen Träger aufweisen. Eine Bremse verbindet das Hohlrad oder den Träger des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element, um den Modus mit Eingangsleistungsverzweigung oder den rein elektrischen Modus herzustellen. Eine Kupplung verbindet das Hohlrad oder den Träger des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem Hohlrad oder dem Träger des zweiten Planetenradsatzes, um den Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung oder den rein elektrischen Modus herzustellen.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Getriebes in Hebeldiagrammform.
2 ist ein Stickdiagramm einer Ausführungsform des Getriebes von 1;
3 ist eine Wahrheitstabelle für das in den 1, 2, 5 und 6 gezeigte Getriebe;
4A–4C sind schematische Darstellungen von unterschiedlichen außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Leistungsversorgungssystemen zum Laden einer Batterie, die mit den Motoren/Generatoren in den Getriebeausführungsformen der 2 und 6 verwendet wird;
5 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des in 1 gezeigten Getriebes;
6 ist ein Stickdiagramm der alternativen Ausführungsform des in 5 gezeigten Getriebes;
7 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der in den 1 und 5 gezeigten Getriebe;
8 ist ein Stickdiagramm einer ersten alternativen Ausführungsform des in 7 gezeigten Getriebes; und
9 ist ein weiteres Stickdiagramm einer zweiten alternativen Ausführungsform des in 7 gezeigten Getriebes.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Anhand der Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Bauteile beziehen und beginnend mit 1 ist ein Hebeldiagramm für einen Antriebsstrang 10 mit einer Maschine 12 gezeigt. Der Antriebsstrang 10 ist ein Doppel-EVT-Modus-Hybridantriebsstrang und ist daher betreibbar, um Leistung von irgendeinem oder allen von der Maschine 12, einem ersten Motor/Generator 80 und einem zweiten Motor/Generator 82 sowie von einer Energiespeichereinrichtung oder ESD 86 (siehe 2) abzuleiten, wie es nachstehend erläutert wird. Die Maschine 12 weist eine Abtriebswelle oder ein Abtriebselement auf, das als ein Antriebselement 16 eines elektrisch verstellbares Getriebes oder EVT 14 dient. Das EVT 14 ist konstruiert, um selektiv einen Anteil seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 in einer Vielzahl seiner verschiedenen Betriebsmodi aufzunehmen, die einen rein elektrischen Modus, einen Modus mit Eingangsleistungsverzweigung, einen Modus mit kombinierter Leistungsverzwei gung und einen neutralen Modus umfassen, wie es nachstehend anhand von 3 besprochen wird. Eine Achsantriebseinheit oder -anordnung 17 ist funktional mit einer Abtriebswelle oder einem Abtriebselement 18 des EVT 14 zum Antreiben des Fahrzeugs (nicht gezeigt) verbunden. Die Achsantriebsanordnung 17 kann auch einen Planetenradsatz, der durch den Hebel 24 dargestellt ist, wie es nachstehend besprochen wird, einen oder mehrere Parallelwellen-Zahnradsätze (nicht gezeigt) und/oder einen Kettenübertragungsmechanismus (nicht gezeigt) umfassen, wie es Fachleute verstehen werden.
Das EVT 14 kann schematisch unter Verwendung eines Paares von Dreiknotenhebeln 20 und 22 dargestellt werden. Jeder Hebel 20 und 22 stellt einen unterschiedlichen Planetenradsatz dar, die jeweils ein erstes, ein zweites und ein drittes Zahnradbauelement oder -element aufweisen. Diese Elemente sind jeweils durch die Knoten A, B und C des Hebels 20 und die Knoten D, E und F des Hebels 22 dargestellt. Der Hebel 24 der Achsantriebsanordnung 17 umfasst Knoten G, H und I. Der Hebel 24, der die Achsantriebsanordnung 17 darstellt, wird nicht als Teil des EVT 14 innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung angesehen, und daher werden nachstehend nur die Hebel 20 und 22 weiter besprochen.
So wie es hierin verwendet wird, ist ein ”Knoten” ein Bauteil eines Getriebes, das sich durch eine Drehzahl auszeichnet und das als eine Übergangsstelle von Drehmomenten wirken kann, die auf dieses Bauteil von anderen Bauteilen und von diesem Bauteil auf andere Bauteile aufgebracht werden. Die verschiedenen Knoten A–F können durch ein Hohlrad, ein Sonnenrad und einen Träger, der mehrere Planetenräder aufweist, ausgeführt sein, obwohl nicht notwendigerweise in dieser besonderen Reihenfolge. Die anderen Bauteile, die mit einem gegebenen Knoten des EVT 14 in Wechselwirkung stehen können, umfassen weitere koaxiale Elemente des gleichen Satzes Planetenräder, die als weitere Knoten an dem gleichen Hebel erscheinen. Die weiteren Bauteile, die mit einem gegebenen Knoten in Wechselwirkung stehen können, umfassen auch Verbindungen mit Elementen von weiteren Planetenradsätzen, die als Knoten an einem anderen Hebel erscheinen, ein feststehendes Element 84, wie etwa einen Getriebekasten, oder andere Getriebeelemente, wie etwa das Antriebselement 16 oder das Abtriebselement 18.
Das EVT 14 weist mehrere Verbindungen auf. Mit Bezug auf Hebel 20 ist der erste Motor/Generator 80 (auch als M/G A bezeichnet) ständig mit dem Knoten C des Hebels 20 über das Verbindungselement 19 verbunden. Der Knoten B ist ständig mit dem Antriebselement 16, und daher mit der Maschine 12, zur gemeinsamen Rotation damit verbunden. Der Knoten B kann auch selektiv mit dem Knoten F des Hebels 22 verbunden sein, um einen von vier Betriebsmodi herzustellen, wie es nachstehend ausführlich erläutert wird. Der Knoten A ist ständig mit dem Knoten E des Hebels 22 über ein Verbindungselement 21 verbunden.
Mit Bezug auf Hebel 22 ist der Knoten D ständig mit dem zweiten Motor/Generator 82 (auch als M/G B bezeichnet) über das Verbindungselement 23 verbunden. Der Knoten E ist ständig mit dem Abtriebselement 18 zur gemeinsamen Rotation damit verbunden. Der Knoten F kann selektiv mit dem feststehenden Element 84 verbunden sein, um einen der vier Betriebsmodi, die nachstehend besprochen werden, herzustellen.
Das EVT 14 umfasst auch ein Paar Kupplungen oder Drehmomentübertragungsmechanismen C1 und C2. Der Drehmomentübertragungsmechanismus C1 ist eine Bremskupplung und wird hier nachstehend der Einfachheit halber als Bremse C1 bezeichnet, die betreibbar ist, um den Knoten F des Hebels 22 selektiv an dem feststehenden Element 84 auf Masse festzulegen. Der Drehmomentübertragungsmechanismus C2, der hier nachstehend der Einfachheit halber als Kupplung C2 bezeichnet wird, ist selektiv einrückbar, um den Knoten B des Hebels 20 mit dem Knoten F des Hebels 22 zu verbinden.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Stickdiagramm für eine erste Ausführungsform des Antriebsstrangs 10 und des EVT 14 von 1 gezeigt. Die Hebel 20 und 22 von 1 sind durch einen entsprechenden ersten bzw. zweiten Planetenradsatz 20 bzw. 22 ausgeführt. Der Einfachheit halber werden die Hebel 20 und 22 nachstehend als erster und zweiter Planetenradsatz 20 und 22 bezeichnet, wenn nicht auf die in den 1, 5 und 7 gezeigten Hebeldiagramme Bezug genommen wird. Der erste Planetenradsatz 20 weist ein Sonnenrad 71, ein Hohlrad 70 und einen Träger 77 mit mehreren Planetenrädern 78 auf. Der zweite Planetenradsatz 22 weist ein Sonnenrad 74, ein Hohlrad 73 und einen Träger 72 mit mehreren Planetenrädern 76 auf.
Das Antriebselement 16, und daher die Maschine 12, ist ständig mit dem Träger 77 des ersten Planetenradsatzes 20 verbunden, und der erste Motor/Generator (M/G A) 80 ist ständig mit dem Sonnenrad 71 des ersten Planetenradsatzes 20 über das Verbindungselement 19 verbunden. Das Hohlrad 70 des ersten Planetenradsatzes 20 ist ständig mit dem Träger 72 des zweiten Planetenradsatzes 22 über das Verbindungselement 21 verbunden. Der erste Planetenradsatz 20 ist selektiv mit dem zweiten Planetenradsatz 22 über die Kupplung C2 verbindbar. Der zweite Motor/Generator 82 (M/G B) ist ständig mit dem Sonnenrad 74 des zweiten Planetenradsatzes 22 verbunden und ist betreibbar, um Drehmoment auf das Abtriebselement 18 in Abhängigkeit von der Position oder dem Status der Bremse C1 zu übertragen, wie es nachstehend besprochen wird.
Der Antriebsstrang 10 kann ferner mit einer im Fahrzeug befindlichen Speichereinrichtung oder ESD 86 ausgestaltet sein, die funktional mit einem jeden der jeweiligen Motoren/Generatoren 80, 82 verbunden ist, so dass die Motoren/Generatoren 80, 82 selektiv Leistung zu der ESD 86 übertragen oder Leistung von dieser aufnehmen können. So wie es hierin verwendet wird, ist eine ”im Fahrzeug befindliche” Energiespeichereinrichtung irgendeine Energiespeichereinrichtung, die in dem Fahrzeug (nicht gezeigt) montiert ist, an dem auch der Antriebsstrang 10 mit den Motoren/Generatoren 80 und 82 befestigt ist. Die ESD 86 kann beispielsweise eine oder mehrere Batterien oder Batteriepakete sein. Weitere im Fahrzeug befindliche Energiespeichereinrichtungen, wie Brennstoffzellen oder Kondensatoren, die die Fähigkeit haben, ausreichend elektrische Leistung bereitzustellen und/oder zu speichern und abzugeben, können in Kombination mit oder anstelle von Batterien verwendet werden.
Eine elektronische Steuereinheit oder ein elektronischer Controller 88, die bzw. der in den 2 und 6 der Einfachheit halber mit C abgekürzt ist, ist funktional mit der ESD 86 verbunden, um die Verteilung von Leistung zu oder von der ESD 86 wie nötig zu steuern. Betriebsdaten, die von verschiedenen Sensoren (nicht gezeigt) gesammelt werden, wie etwa die Drehzahl des Antriebselements 16 und des Abtriebselements 18, können ebenso an den Controller 88 zu verschiedenen Zwecken geliefert werden, wie etwa wenn in einem Modus eines regenerativen Bremsens gearbeitet wird. Wie es Fachleute verstehen werden, kann eine regenerative Bremsleistungsfähigkeit unter Verwendung des Controllers 88 wie notwendig bewerkstelligt werden, um das Eingangsdrehmoment von der Maschine 12, von dem Motor/Generator 80 (M/G A) und/oder von dem Motor/Generator 82 (M/G B) während des Bremsens ins Gleichgewicht zu bringen und somit eine gewünschte Verzögerungsrate des Abtriebselements 18 und/oder einer oder mehrerer individueller Bremseinheiten (nicht gezeigt) bereitzustellen.
Die ESD 86 kann mit einem DC/AC-Leistungswechselrichter 90 verbunden sein, der in 2 der Einfachheit halber mit Wechselrichter bezeichnet ist, und kann zum Wiederaufladen über ein außerhalb des Fahrzeugs befindliches Strom- oder Leistungsversorgungssystem 91 ausgestaltet sein, wenn er in einer Hybridantriebsstrangkonstruktion vom Einsteck- oder Plug-in-Stil verwendet wird. So wie es hierin verwendet wird, ist eine ”außerhalb des Fahrzeugs befindliche” Leistungsversorgung eine Leistungsversorgung, die nicht in einem Fahrzeug, das einen Antriebsstrang 10 aufweist, montiert ist, nicht einstückig mit dem EVT 14 ist und funktional mit der ESD 86 nur während Zeiträumen eines Wiederaufladens verbunden ist. Unterschiedliche außerhalb des Fahrzeugs befindliche Leistungsversorgungssysteme, die eine Verbindungsfähigkeit zwischen der ESD 86 und einem außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Leistungsversorgungssystem 91 zum Wiederaufladen der ESD 86 herstellen, werden anhand der 4A, 4B und 4C gezeigt und beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 4A umfasst das außerhalb des Fahrzeugs befindliche Leistungsversorgungssystem 91 eine außerhalb des Fahrzeugs befindliche Leistungsversorgung 92 und ein außerhalb des Fahrzeugs befindliches Ladegerät 94, das funktional mit der außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Leistungsversorgung 92 verbunden ist, die sich beide außerhalb des Fahrzeugs befinden (d. h. nicht innerhalb eines Fahrzeugs montiert sind), das irgendeine der hierin beschriebenen Getriebeausführungsformen aufweist. Stattdessen erlaubt eine im Fahrzeug befindliche/außerhalb des Fahrzeugs befindliche leitfähige Schnittstelle 96, wie etwa eine elektrische Steckdose und ein elektrischer Stecker, eine selektive Verbindung der außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Bauteile (die außerhalb des Fahrzeugs befindliche Leistungsversorgung 92 und das außerhalb des Fahrzeugs befindliche Ladegerät 94) mit der im Fahrzeug befindlichen ESD 86 optional durch einen im Fahrzeug befindlichen Gleichrichter 98, der nur notwendig ist, wenn das Ladegerät 94 Wechselstrom zuführt. Die hierin beschriebenen Getriebeausführungsformen, die ein derartiges außerhalb des Fahrzeugs befindliches Leistungsversorgungssystem 91 benutzen, können als Einsteck- oder Plug-in-Hybridgetriebe bezeichnet werden, wie es vorstehend beschrieben wurde. Das Ladegerät 94 ist ein außerhalb des Fahrzeugs befindliches Ladegerät vom leitfähigen Typ, das den Fluss elektrischer Leistung von der außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Leistungsversorgung 92 zu der ESD 86 reguliert. Wenn die ESD 86 hinreichend wiederaufgeladen ist, wird die Verbindung durch die Schnittstelle 96 beendet, und die wiederaufgeladene ESD 86 wird anschließend wie hierin besprochen verwendet, um die Motoren/Generatoren 80, 82 mit Leistung zu beaufschlagen, wie etwa in einem rein elektrischen Modus.
Unter Bezugnahme auf 4B ist ein alternatives außerhalb des Fahrzeugs befindliches Leistungsversorgungssystem 91A veranschaulicht, das ein außerhalb des Fahrzeugs befindliches Ladegerät 94A vom induktiven Typ verwendet, um den Fluss von Leistung von einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Leistungsversorgung 92A durch eine im Fahrzeug befindliche/außerhalb des Fahrzeugs befindliche induktive Schnittstelle 96A zu der ESD 86 zu regulieren. Der Leistungsfluss von der induktiven Schnittstelle 96A erfolgt optional durch einen im Fahrzeug befindlichen Gleichrichter 98A, der erforderlich ist, wenn das Ladegerät 94A Wechselstrom liefert. Das außerhalb des Fahrzeugs befindliche induktive Ladegerät 94A kann eine elektrische Spule sein, die ein Magnetfeld herstellt, wenn sie durch die außerhalb des Fahrzeugs befindliche Leistungsversorgung 92A mit Leistung beaufschlagt wird. Die induktive Schnittstelle 96A kann eine komplementäre Spule sein, die die außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Bauteile (die außerhalb des Fahrzeugs befindliche Leistungsversorgung 92A und das außerhalb des Fahrzeugs befindliche induktive Ladegerät 94A) mit den im Fahrzeug befindlichen Bauteilen (der im Fahrzeug befindliche Gleichrichter 98A und die ESD 86) verbindet, wenn es während des Wiederaufladens nahe genug bei dem außerhalb des Fahrzeugs befindlichen induktiven Ladegerät 94A angeordnet ist, um zuzulassen, dass ein Magnetfeld, das durch den in dem induktiven Ladegerät 94A fließenden elektrische Strom erzeugt wird, bewirkt, dass elektrische Leistung zu dem im Fahrzeug befindlichen Gleichrichter 98A und anschließend zu der ESD 86 fließt. Wenn die ESD 86 hinreichend wiederaufgeladen ist, wird die induktive Schnittstelle 96A nicht länger nahe bei dem außerhalb des Fahrzeugs befindlichen induktiven Ladegerät 94A angeordnet, und die wiederaufgeladene ESD 86 wird dann wie hierin besprochen verwendet, um die Motoren/Generatoren 80, 82 mit Leistung zu beaufschlagen, wie etwa in dem rein elektrischen Modus.
Unter Bezugnahme auf 4C ist ein alternatives außerhalb des Fahrzeuges befindliches Leistungsversorgungssystem 91B veranschaulicht, das eine außerhalb des Fahrzeugs befindliche Leistungsversorgung 92B und ein im Fahrzeug befindliches Ladegerät 98B sowie eine Schnittstelle 96B, wie etwa eine elektrische Steckdose oder einen elektrischen Stecker, verwendet, die eine selektive Verbindung des außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Bauteils (die außerhalb des Fahrzeugs befindliche Leistungsversorgung 92B) mit dem im Fahrzeug befindlichen Ladegerät 98B zulässt. Das im Fahrzeug befindliche Ladegerät 98B ist mit der im Fahrzeug befindlichen ESD 86 (siehe 2, 5a und 5b) verbindbar. Die hierin beschriebenen Getriebeausführungsformen, die ein derartiges außerhalb des Fahrzeugs befindliches Leistungsversorgungssystem 91B benutzen, können als Einsteck- oder Plug-in-Hybridgetriebe bezeichnet werden. Das Ladegerät 98B ist ein im Fahrzeug befindliches Ladegerät vom leitfähigen Typ, das den Fluss elektrischer Leistung von der außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Leistungsversorgung 92B zu der ESD 86 reguliert. Wenn die ESD 86 hinreichend wiederaufgeladen ist, wird die Verbindung durch die Schnittstelle 96B beendet, und die wiederaufgeladene ESD 86 wird dann wie hierin besprochen verwendet, um die Motoren/Generatoren 80, 82 mit Leistung zu beaufschlagen, wie etwa in einem rein elektrischen Modus.
Unter Bezugnahme auf 3 stellt eine Wahrheitstabelle die vier Betriebsmodi des Antriebsstrangs 10 und des EVT 14 der 1 und 2 sowie des Antriebsstrangs 110 und des EVT 114 der 5 und 6 und des Antriebsstrangs 210 und des EVT 214 der 7–9 dar, die jeweils nachstehend beschrieben sind. Modus 1 beschreibt einen Modus mit Eingangsleistungsverzweigung, mit EVT 1/Eingangsleistungsverzweigung abgekürzt, der ein elektrisch verstellbarer Modus ist, der normalerweise verwendet wird, wenn die Maschine 12 ausgeschaltet ist. Modus 1 (EVT 1/Eingangsleistungsverzweigung) kann bei einem niedrigen Bereich verwendet werden, d. h. bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten oder unter hohen Fahrzeuglasten. Modus 2 beschreibt einen Hochbereichsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung, mit EVT 2/kombinierte Leistungsverzweigung abgekürzt, der normalerweise verwendet wird, wenn die Maschine 12 ausgeschaltet ist, wie während hoher Fahrzeuggeschwindigkeiten oder unter leichten Fahrzeuglasten. Modus 3 beschreibt einen rein elektrischen Zwei-Motor-Modus, mit zwei 2 Motor EV abgekürzt, der verwendet wird, wenn beide Motoren/Generatoren 80, 82 (siehe 1 und 2) das Abtriebselement 18 (siehe 1 und 2) mit einem festen Verhältnis für einen rein elektrischen Antrieb antreiben, wenn die Maschine 12 ausgeschaltet ist. Schließlich ist Modus 4 ein neutraler Modus, der den zweiten Motor/Generator 82 (M/G B) effektiv von dem Abtriebselement 18 trennt oder auf andere Weise verhindert, dass Drehmoment des zweiten Mo tors/Generators 82 (M/G B) zu dem Abtriebselement 18 übertragen werden kann oder dessen Betrag minimiert.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3, bei stehendem Fahrzeug (nicht gezeigt) wird das EVT 14 zunächst in Modus 3 (2 Motor EV) versetzt, wobei die Bremse C1 und die Kupplung C2 ausgerückt sind. Die Motoren/Generatoren 80 und 82 (M/G A bzw. M/G B) stellen gemeinsam das kombinierte Drehmoment bereit, das zum Anfahren des Fahrzeugs notwendig ist, welches dann durch rein elektrische Mittel unter Verwendung der kombinierten Leistung der Motoren/Generatoren 80 und 82 oder von einem der Motoren/Generatoren 80 (M/G A) oder 82 (M/G B), der separat arbeitet, wie notwendig angetrieben werden kann. Durch Teilen der Leistung zwischen den beiden Motoren/Generatoren 80, 82 wird der Wirkungsgrad des EVT 14 erhöht, und Verluste aufgrund einer Erwärmung der Motoren/Generatoren 80, 82 werden minimiert. Wie es Fachleute verstehen werden, wird die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs, das in Modus 3 (2 Motor EV) arbeitet, durch die maximale Entwurfsdrehzahl der Motoren/Generatoren 80, 82 (M/G A bzw. B) begrenzt, von denen jeder auch wie notwendig verwendet werden kann, um das Fahrzeug (nicht gezeigt) unter Verwendung des Antriebsstrangs 10 regenerativ zu bremsen. Da keine schlupfenden Kupplungen verwendet werden, während in Modus 3 (2 Motor EV) gearbeitet wird, wird dadurch der Wirkungsgrad von Modus 3 maximiert.
Um die Maschine 12 zu starten, während in Modus 3 (2 Motor EV) gearbeitet wird, wird die Kupplung C2 gelöst und an dem Motor/Generator 80 (M/G A) wird ein positives Drehmoment befohlen, was bewirkt, dass die Maschine 12 ihre Drehzahl in der positiven Richtung erhöht. Sobald die Maschine 12 ihre Betriebsdrehzahl erreicht, beginnt die Maschine 12 Drehmoment zu erzeugen, und das EVT 14 geht in Modus 1 (EVT 1/Ein gangsleistungsverzweigung) über. Danach kann dem Motor/Generator 80 (M/G A) befohlen werden, negatives Drehmoment zu erzeugen. Wenn in Modus 1 (EVT 1/Eingangsleistungsverzweigung) gearbeitet wird, wirkt der Motor/Generator 80 (M/G A) als Generator, und der Motor/Generator 82 (M/G B) wirkt als Motor.
Bei relativ hohen Raten der Fahrzeuggeschwindigkeit kann das EVT 14 von Modus 1 (EVT 1/Eingangsleistungsverzweigung) in Modus 2 (EVT 2/kombinierte Leistungsverzweigung) schalten, indem die Bremse C1 gelöst wird und die Kupplung C2 betätigt wird. Dies kann als ein herkömmlicher Kupplung/Kupplung-Schaltvorgang unter Last implementiert sein. Alternativ kann die Leistung des Motors/Generators 80 (M/G A) von der ESD 86 zugeführt werden, was zulässt, dass das EVT 14 zwischen den Modi 1 und 2 (Modus EVT 1/Eingangsleistungsverzweigung bzw. Modus EVT 2/kombinierte Leistungsverzweigung) umschalten kann, ohne dass irgendein Drehmoment über schlupfende Kupplungen hinweg übertragen wird. Wenn der Motor/Generator 80 (M/G A) eine Drehzahl von nahezu Null aufweist, d. h. der mechanische Punkt des Eingangsleistungsverzweigungsbereiches, ist die erforderliche Batterieleistung niedrig, und das Drehmoment der Maschine 12 wird auf das Abtriebselement 18 vollständig über den ersten Planetenradsatz 20 übertragen und jedes Drehmoment wird von dem Motor/Generator 80 (M/G A) bereitgestellt.
In diesem Fall wird die Bremse C1 gelöst, es wird zugelassen, dass der Motor/Generator 82 (M/G B) auf die Synchrondrehzahl verzögert, d. h. die Drehzahl, bei der Schlupf über die Kupplung C2 hinweg Null beträgt, und dann wird die Kupplung C2 eingerückt. Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten arbeitet das EVT 14 in Modus 2 (EVT 2/kombinierte Leistungsverzweigung), wodurch eine hohe Leistungsfähigkeit in bezug auf die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs bereitgestellt wird, ohne von den Moto ren/Generatoren 80, 82 (M/G A bzw. B) hohe Motordrehzahlen zu erfordern. Beispielsweise sind bei einem Drehzahlverhältnis von 1:1 die Motor- und Maschinendrehzahlen gleich der Abtriebsdrehzahl und die ESD 86 (siehe 2) und die Maschine 12 können sich kombinieren, um ein optimales Fahrzeugleistungsvermögen bereitzustellen.
Das EVT 14 kann leicht von entweder Modus 1 (EVT 1/Eingangsleistungsverzweigung) oder Modus 2 (EVT 2/kombinierte Leistungsverzweigung) in Modus 3 (2 Motor EV) durch einen synchronen Schaltvorgang in das geeignete Drehzahlverhältnis und dann durch Einrücken der geeigneten Bremse C1 und/oder Kupplung C2 übergehen. Der Schaltvorgang zwischen Modus 1 (EVT 1/Eingangsleistungsverzweigung) oder Modus 2 (EVT 2/kombinierte Leistungsverzweigung) in Modus 3 (2 Motor EV) kann auch als ein Energieschaltvorgang erreicht werden, indem die geeignete Bremse C1 oder Kupplung C2 eingerückt wird, um direkt in Modus 3 (2 Motor EV) zu schalten.
Unter Bezugnahme auf 5 ist eine andere Ausführungsform des Antriebsstrangs 10 und des EVT 14 von 1 als der Antriebsstrang 110 und das EVT 114 gezeigt. In dieser Ausführungsform werden Einwegkupplungen D1 und/oder D2 anstelle der Bremse C1 und Kupplung C2 von 1 verwendet, um Getriebeverluste, Getriebekosten und die Getriebekomplexität weiter zu vermindern. Beispielsweise kann die Kupplung C2 der 1 und 2 wie gezeigt durch eine Einwegkupplung D2 ersetzt sein, wie etwa eine Einwegkupplung im Stil einer mechanischen Diode, und die Bremse C1 könnte entweder als eine Einwegkupplung D1, die wie gezeigt parallel zu C1 angeordnet ist, d. h. eine Reibungs- oder eine Klauenkupplung, oder als eine verriegelbare Einwegkupplungseinrichtung implementiert sein. Dies würde die Notwendigkeit für Hydraulikdruck, um die Bremse C1 geschlossen zu halten, beseitigen, wenn das EVT 114 in Modus 3 (2 Motor EV) bei leichteren Lasten betrieben wird. Die parallele Kupplungsanordnung, die in 5 gezeigt ist, versieht das EVT 114 mit einer Funktionalität eines regenerativen Bremsens und einer Rückwärtsbetriebsfähigkeit, wie es Fachleute verstehen werden.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 6, befindet sich das EVT 114 bei stehendem Fahrzeug (nicht gezeigt) in Modus 3 (2 Motor EV), wie es oben beschrieben wurde. Wie es ebenfalls oben beschrieben wurde, werden die Motoren/Generatoren 80 und 82 (M/G A bzw. M/G B) verwendet, um das Fahrzeug (nicht gezeigt) anzufahren, das dann elektrisch unter Verwendung eines oder beider Motoren/Generatoren 80 und/oder 82 (M/G A und/oder M/G B respektive) angetrieben werden kann. Indem Leistung zwischen den Motoren/Generatoren 80, 82 geteilt wird, wird der Wirkungsgrad des EVT 114 erhöht, und die Erwärmung der Motoren/Generatoren 80, 82 wird verringert. Wie bei der Ausführungsform der 1 und 2 ist die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs, das in Modus 3 (2 Motor EV) arbeitet, durch eine maximale Entwurfsdrehzahl der Motoren/Generatoren 80, 82 (M/G A bzw. M/G B) begrenzt, die jeweils auch wie notwendig verwendet werden können, um ein Fahrzeug (nicht gezeigt), das den Antriebsstrang 10 anwendet, zu bremsen. Da keine schlupfenden Kupplungen verwendet werden, während Modus 3 (2 Motor EV) vorliegt, wird dadurch der Wirkungsgrad in Modus 3 maximiert.
Um die Maschine 12 zu starten, wird an dem Motor/Generator 80 (M/G A) ein positives Drehmoment befohlen, um die Einwegkupplung D2 zu entlasten und zu bewirken, dass die Maschine 12 ihre Drehzahl in einer positiven Richtung erhöht. Sobald die Maschine 12 die Betriebsdrehzahl erreicht, beginnt sie, Drehmoment zu erzeugen, und das EVT 114 geht dann in Modus 1 (EVT 1/Eingangsleistungsverzweigung) über. Dem Motor/Generator 80 (M/G A) wird dann befohlen, negatives Drehmoment zu erzeugen, und das EVT 114 arbeitet als ein EVT mit Eingangsleistungsverzweigung, wobei der Motor/Generator 80 (M/G A) als Generator wirkt und der Motor/Generator 82 (M/G B) als Motor wirkt.
Zum Fahren kann das EVT 114 von Modus 1 (EVT 1/Eingangsleistungsverzweigung) in Modus 2 (EVT 2/kombinierte Leistungsverzweigung) geschaltet werden, indem das Vorzeichen des Drehmoments an dem Motor/Generator 82 (M/G B) von positiv nach negativ gewechselt wird. Dieser Vorzeichenwechsel ist eine natürliche Folge dessen, dass der Motor/Generator 80 (M/G A) durch seinen mechanischen Punkt, d. h. den Punkt mit einer Drehzahl von Null, hindurchgeht, und tritt bei niedrigen numerischen Verhältnissen, wie etwa Overdrive, auf. Wenn das Vorzeichen des Motors/Generators 82 (M/G B) von positiv nach negativ wechselt, wird die Einwegkupplung D1/C1 entlastet, und der Motor/Generator 82 (M/G B) verzögert, bis die Einwegkupplung D2 einrückt. Das EVT 114 kann dann arbeiten, wobei der Motor/Generator 82 (M/G B) als Generator wirkt und der Motor/Generator 80 (M/G A) als Motor wirkt.
Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten arbeitet das EVT 114 in Modus 2 (EVT 2/kombinierte Leistungsverzweigung), wodurch eine hohe Leistungsfähigkeit in bezug auf die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs bereitgestellt wird, ohne hohe Motordrehzahlen zu erfordern. Jedoch wird in dieser Ausführungsform der Motor/Generator 82 (M/G B) nicht verwendet, um das Leistungsvermögen des EVT 114 unter Verwendung der ESD 86 zu verstärken, es sei denn, es ist ein Mittel vorgesehen, um die Kupplung D2 zu entriegeln. Dementsprechend würde der größte Teil der Leistung, die für ein Hochgeschwindigkeitsfahren unter Verwendung des EVT 114 erforderlich ist, von der Maschine 12 bereitgestellt werden. Das EVT 114 kann leicht von einem der Modi 1 und 2 (EVT 1/Eingangsleistungsverzweigung bzw. EVT 2/kombinierte Leistungsverzweigung) in einen Zustand mit ausgeschalteter Maschine übergehen, indem synchron in ein Drehzahlverhältnis geschaltet wird, wobei die geeignete Einwegkupplung D1 oder D2 einrückt.
Unter Bezugnahme auf 7 ist eine andere Ausführungsform des Antriebsstrangs 10 und des EVT 14 von 1 als der Antriebsstrang 210 mit einem EVT 214 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist der Motor/Generator 82 (M/G B) ständig mit dem Knoten F des Hebels 22 über das Verbindungselement 23 verbunden, und der Motor/Generator 80 (M/G A) ist ständig mit dem Knoten A des Hebels 20 über das Verbindungselement 19 verbunden. Das Antriebselement 16, und daher die Maschine 12, ist ständig mit dem Knoten C des Hebels 20 verbunden, wobei der Knoten C selektiv mit dem Knoten E des Hebels 22 verbindbar ist. Der Knoten E ist wiederum selektiv mit dem feststehenden Element 84 verbindbar.
Wie es in 7 gestrichelt gezeigt ist, können die Einwegkupplungen D1 und/oder D2 wie oben beschrieben verwendet werden, um Getriebewirkungsgradverluste, Getriebekosten und die Getriebekomplexität weiter zu verringern, wie es oben beschrieben wurde. Beispielsweise kann die Einwegkupplung D2 wie gezeigt parallel zu der Kupplung C2 angeordnet sein, oder als eine verriegelbare Einwegkupplungseinrichtung ausgestaltet sein. Dies würde die Notwendigkeit für Hydraulikdruck beseitigen, um die Kupplung C2 geschlossen zu halten, wenn das EVT 214 in Modus 3 (2 Motor EV) bei leichteren Lasten betrieben wird. Die parallele Kupplungsanordnung, die in 7 gestrichelt gezeigt ist, versieht das EVT 214 auch mit einer Funktionalität eines regenerativen Bremsens und einer Rückwärtsbetriebsleistungsfähigkeit, wie es Fachleute verstehen werden.
Unter Bezugnahme auf 8 ist eine Ausführungsform des Antriebsstrangs 210 von 7 gezeigt, wobei das Antriebselement 16 mit dem Hohlrad 70 des ersten Planetenradsatzes 20 verbunden ist, und wobei die Bremse C1 den Träger 72 selektiv mit dem feststehenden Element 84 verbindet. Die Kupplung C2 verbindet den Träger 72 des zweiten Planetenradsatzes 22 selektiv mit dem Antriebselement 16 und dem Hohlrad 70 des ersten Planetenradsatzes 20. Das Hohlrad 73 des zweiten Planetenradsatzes 22 ist ständig mit dem Träger 77 des ersten Planetenradsatzes 20 über das Verbindungselement 21 verbunden.
In dieser Ausführungsform ist der Motor/Generator 82 (M/G B) ständig mit dem Sonnenrad 74 des zweiten Planetenradsatzes 22 über das Verbindungselement 23 verbunden, und der Motor/Generator 80 (M/G A) ist ständig mit dem Sonnenrad 71 des ersten Planetenradsatzes 20 über das Verbindungselement 19 verbunden. Der Achsantrieb 17 ist ständig mit dem Träger 77 des ersten Planetenradsatzes 20 verbunden. Die selektive Einrückung der Bremse C1 und der Kupplung C2 gemäß der Wahrheitstabelle von 3, die oben beschrieben wurde, stellt selektiv einen der hier vorstehend beschriebenen Modi her.
Unter Bezugnahme auf 9 ist eine alternative Ausgestaltung für den Antriebsstrang 210 der 7 und 8 als ein Antriebsstrang 310 gezeigt, der ein EVT 314 umfasst. In dieser Ausführungsform ist die Maschine 12 selektiv mit dem Träger 72 des zweiten Planetenradsatzes 22 über die Kupplung C2 verbunden, die auch parallel zu einer Einwegkupplung D2 angeordnet sein kann, wie es gestrichelt gezeigt ist, und auch wie es oben beschrieben wurde und in 7 gestrichelt gezeigt ist. Die Bremse C1 verbindet den Träger 72 des zweiten Planetenradsatzes 22 selektiv mit dem feststehenden Element 84 und kann alternativ parallel zu einer Einwegkupplung D1 ausgestaltet sein, wie es gestrichelt gezeigt ist, und auch wie es oben beschrieben und in 7 gestrichelt gezeigt ist.
Der Motor/Generator 82 (M/G B) ist ständig mit dem Sonnenrad 74 des zweiten Planetenradsatzes 22 zur gemeinsamen Rotation damit verbunden. Der erste Motor/Generator 80 (M/G A) ist ständig mit dem Sonnenrad 71 des ersten Planetenradsatzes 20 zur gemeinsamen Rotation damit verbunden. Der Achsantrieb 17 ist ständig mit dem Träger 77 des ersten Planetenradsatzes 20 verbunden. Wie bei jeder der hier vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können die Bremse C1 und die Kupplung C2, ob sie mit einer oder beiden Einwegkupplungen D1 und/oder D2 ausgestaltet sind oder nicht, selektiv gemäß der Wahrheitstabelle von 3 betätigt oder eingerückt werden, um dadurch einen der hier vorstehend beschriebenen Betriebsmodi auszuführen.
Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Elektrisch verstellbares Getriebe (EVT), umfassend: ein Antriebselement, das mit einer Maschine verbindbar ist; ein Abtriebselement, ein feststehendes Element; einen ersten und zweiten Motor/Generator; einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz, die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element aufweisen; und einen ersten und einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, die selektiv alleine oder in unterschiedlichen Kombinationen einrückbar sind, um eines der Elemente von einem des ersten und des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element oder mit einem Element von dem anderen des ersten und des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden und somit einen rein elektrischen Modus mit festem Verhältnis, einen Niedrigbereichsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung, einen Hochbereichsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung und einen neutralen Modus herzustellen.
EVT nach Anspruch 1, wobei der erste Drehmomentübertragungsmechanismus eine Bremse ist, die betreibbar ist, um das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu verbinden und somit den Modus mit Eingangsleistungsverzweigung und/oder den rein elektrischen Modus herzustellen; und wobei der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus eine Kupplung ist, die betreibbar ist, um das zweite Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden und somit den Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung und/oder den rein elektrischen Modus herzustellen.
EVT nach Anspruch 2, wobei die Einrückung von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus den rein elektrischen Modus herstellt.
EVT nach Anspruch 3, wobei das EVT betreibbar ist, um die Maschine zu starten, während sich das EVT in dem rein elektrischen Modus befindet, und ferner betreibbar ist, um von dem rein elektrischen Modus in den Modus mit Eingangsleistungsverzweigung überzugehen, indem der zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus ausgerückt wird und ein Drehmoment an dem ersten Motor/Generator in einer Richtung befohlen wird, die die Maschine in einer Vorwärtsrichtung beschleunigt.
EVT nach Anspruch 3, wobei der erste Drehmomentübertragungsmechanismus als eine Einwegkupplung ausgestaltet ist, die parallel zu einer Reibungskupplung oder einer Klauenkupplung angeordnet ist.
EVT nach Anspruch 5, wobei der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus eine Klauenkupplung ist.
EVT nach Anspruch 3, wobei das EVT betreibbar ist, um direkt von dem Modus mit Ausgangsleistungsverzweigung in den Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung über einen Kupplung/Kupplung-Schaltvorgang und/oder einen synchronen Schaltvorgang überzugehen.
EVT nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Energiespeichereinrichtung, die funktional mit dem ersten und dem zweiten Motor/Generator verbunden ist, um Leistung an den ersten und den zweiten Motor/Generator zu liefern und Leistung von diesen aufzunehmen; wobei die Energiespeichereinrichtung ausgestaltet ist, um funktional mit einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Leistungsversorgung verbindbar zu sein und somit die Energiespeichereinrichtung wiederaufzuladen.
EVT nach Anspruch 1, wobei das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem ersten Motor/Generator verbunden ist; das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit der Maschine zur gemeinsamen Rotation damit verbunden ist und selektiv mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes über den zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus verbunden ist; und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element über den ersten Drehmomentübertragungsmechanismus verbunden ist.
EVT nach Anspruch 9, wobei das erste Element, das zweite Element und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes jeweils ein Hohlrad, ein Träger bzw. ein Sonnenrad sind; und wobei das erste Element, das zweite Element und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes jeweils ein Sonnenrad, ein Träger bzw. ein Hohlrad sind.
EVT nach Anspruch 9, wobei das erste Element, das zweite Element und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes jeweils ein Träger, ein Hohlrad bzw. ein Sonnenrad sind; und wobei das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ein Träger ist.
Antriebsstrang mit einem elektrisch verstellbaren Getriebe (EVT), wobei der Antriebsstrang umfasst: einen ersten und zweiten Motor/Generator; einen ersten und zweiten Planetenradsatz, die jeweils ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweisen; eine Maschine, die ständig mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist; ein Abtriebselement, das ständig mit dem ersten, dem zweiten oder dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist; ein feststehendes Element; einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus zum selektiven Verbinden des dritten Elements des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element; und einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus zum selektiven Verbinden des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes; wobei die Einrückung von ausgewählten von dem ersten und dem zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus alleine oder in unterschiedlichen Kombinationen einen rein elektrischen Modus, einen Niedrigbereichsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung, einen Hochbereichsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung und einen neutralen Modus herstellt, in welchem die Maschine aus ist und der zweite Motor/Generator effektiv von dem Abtriebselement getrennt ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 12, wobei das EVT betreibbar ist, um von dem rein elektrischen Modus in den Modus mit Eingangsleistungsverzweigung überzugehen, indem an dem ersten Motor/Generator ein positives Drehmoment befohlen wird, um dadurch die Maschine in einer positiven Richtung zu beschleunigen, und der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus ausgerückt wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 13, wobei das EVT betreibbar ist, um von dem Modus mit Eingangsleistungsverzweigung in den Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung überzugehen, indem der erste Drehmomentübertragungsmechanismus ausgerückt wird und der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 14, wobei das EVT betreibbar ist, um von dem Modus mit Eingangsleistungsverzweigung in den Modus mit kombinierter Leistungsverzwei gung überzugehen, wobei ein herkömmlicher Kupplung/Kupplung-Schaltvorgang und/oder ein synchroner Schaltvorgang verwendet wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 12, wobei ein jeder von dem ersten und dem zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus als eine Einwegkupplungseinrichtung ausgestaltet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 16, wobei der erste Drehmomentübertragungsmechanismus aus der Gruppe aus einer verriegelbaren Einwegkupplung und einer Einwegkupplung, die parallel zu einer Klauenkupplung angeordnet ist, ausgewählt ist.
Antriebsstrang, umfassend: eine Maschine; ein elektrisch verstellbares Getriebe (EVT) mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement; ein feststehendes Element; einen ersten und zweiten Motor/Generator; eine Energiespeichereinrichtung (ESD), die funktional mit jedem von dem ersten und dem zweiten Motor/Generator verbunden ist, um an den ersten und zweiten Motor/Generator Leistung zu liefern und Leistung von diesen aufzunehmen, wobei die ESD ausgestaltet ist, um funktional mit einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Leistungsversorgung zum Wiederaufladen der ESD verbindbar zu sein; einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz, die jeweils ein Hohlrad, ein Sonnenrad und einen Träger aufweisen; eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes oder den Träger des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden und somit einen Modus mit Eingangsleistungsverzweigung oder einen rein elektrischen Modus herzustellen, und eine Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad oder den Träger des ersten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad oder dem Träger des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden und somit einen Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung oder den rein elektrischen Modus herzustellen.
Antriebsstrang nach Anspruch 17, wobei die Ausrückung eines jeden von der Bremse und der Kupplung einen neutralen Modus herstellt.
Antriebsstrang nach Anspruch 18, wobei der Antriebsstrang betreibbar ist, um den ersten und den zweiten Motor/Generator zum Anfahren eines Fahrzeugs, das den Antriebsstrang aufweist, zu verwenden und um das Fahrzeug unter Verwendung des ersten und/oder des zweiten Motors/Generators anzutreiben, wenn die Maschine aus ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 20, wobei der erste Drehmomentübertragungsmechanismus als eine Einwegkupplung ausgestaltet ist, die parallel zu einer Klauenkupplung angeordnet ist, um eine Funktionalität eines regenerativen Bremsens und einen Rückwärtsbetrieb des Antriebsstrangs zu ermöglichen.