用于混合动力驱动系统的扭矩叠加装置以及用于运行这种混合动力驱动系统的方法_2

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动中,可以借助行星齿轮组的这种接通而通过太阳轮相对于壳体的制动在 非常紧凑的结构类型中在高力矩负载能力的情况下实现直至2的传动比。
[0024] 此外,所述第二传动装置为了所述至少一个构成为传动级的正齿轮组的可选择性 符合目的地包括至少一个形锁合和/或摩擦锁合的切换离合器。有利的是,所有传动级实 施为具有形锁合和/或摩擦锁合的切换离合器。例如可以考虑将爪式离合器作为形锁合切 换离合器。爪式离合器通常不能没有动力中断地切换,从而从内燃机传动级或第二传动装 置的挡位向另一内燃机传动级或挡位中的这种换挡必须电机辅助地进行或者在换挡过程 期间在输出侧产生牵引力减小。在内燃机功率比电机功率小的情况下,这不是很重要的;然 而在内燃机功率更高的情况下,这被驾驶员感受为干扰性的,特别是在以累加功率所实施 的全负载操纵的情况下。在所述情况下,规定了技术成本更高的摩擦锁合的切换离合器,该 切换离合器在从一个传动级到另一个传动级上的换挡过程中能实现力矩叠加。
[0025] 在很多情况下有利的是,所述至少一个切换离合器实施为具有同步元件。在现有 技术中已知适合的同步元件,例如一重至三重同步器。借助同步器可以在短持续时间内被 动地(也就是无需主动的发动机介入)减小轴与要换挡的齿轮之间的转速差,直至可以通 过例如爪式离合器的移入而结束换挡过程。有利地,所有切换离合器都实施为具有同步元 件。
[0026] 在本发明的一种有利的进一步扩展方案中,在电机与行星齿轮组之间设置固定的 传动器、优选正齿轮组,其具有朝向电机的第一正齿轮和朝向行星齿轮组的第二正齿轮。固 定的传动器优选具有1. 5至4之间的传动比、特别优选1. 5至3之间的传动比,完全特别优 选1. 5至2的传动比。由此可以实现电机转速的预传动,从而使行星齿轮组遇到(sehen) 明显更低的转速。这对于高速转动的电机是特别有利的,因为在行星齿轮组中在轴承或齿 轮啮合中取决于转速的损失得到减小。
[0027] 特别有利的是,为了实现另一个或另两个可交替选择的传动级,第二传动装置的 与第二扭矩输入端连接的轴能与构成为正齿轮组的固定传动器的第一正齿轮可交替选择 地、抗扭矩地连接。这在一定程度上是所述扭矩叠加装置中存在的电机传动级作为内燃机 传动级的"一同使用"。这里,驱动总成的传动级不再允许彼此自由选择。因此需要注意的 是,在两个驱动总成方面彼此匹配地选择所述挡位。这例如在起动过程中情况如下,在此两 个总成以短的传动级(也就是的高传动比)运行。同样的情况适用于行驶功率中间挡位, 所述行驶功率中间挡位特别是对于操纵应以总成的高的负载或者全负载和累加功率实现。
[0028] 本发明的另一种有利的实施方案规定,所述第二传动装置的与第二扭矩输入端连 接的轴和第一传动装置的与第一扭矩输入端连接的轴彼此对准地设置,并且第二传动装置 的轴的与第二扭矩输入端背离的端部支承在第一传动装置的与第一扭矩输入端连接的轴 的构成为空心轴的端部中。在驱动总成串联设置的情况下,由此获得了非常紧凑的结构形 式,所述驱动总成具有设置在其间构成为传动机构的扭矩叠加装置。
[0029] 这里有利的是,为了所述轴与固定传动器的可交替选择的抗扭矩连接,在该轴上 设置形锁合和/或摩擦锁合的切换离合器,并且该切换离合器优选实施为具有同步元件。
[0030] 本发明还涉及按照本发明实施的混合动力驱动系统,其特别是用于使用在轿车 中,该混合动力驱动系统具有内燃机、电机以及如上文所述实施的扭矩叠加装置。所述内燃 机为此优选具有40至150kW之间的功率,特别优选具有50至100kW之间的功率。在此,这 涉及内燃机能够供应的持续功率。所述电机符合目的地具有30至60kW的持续功率和相当 于所述持续功率的2至3倍的峰值功率。本发明特别是适用于这样的驱动装置,在所述驱 动装置中电机的峰值功率至少与内燃机的持续功率相当或者明显在其之上。短时间的功率 储备特别是对于在内燃机换挡过程期间进行辅助、对于该换挡过程的辅助是有利的。
[0031] 按照本发明的用于驱动机动车、特别是轿车的混合动力驱动系统的方法规定,该 方法包括具有第一和第二调节范围的混合-正常运行模式,其中,该混合动力驱动系统包 括按照上述权利要求中任一项所述的扭矩叠加装置。
[0032] 第一调节范围从车辆速度零延伸至混合-正常运行模式中的E行驶速度边界,而 第二调节范围从混合-正常运行模式中的E行驶速度边界延伸至车辆的最高速度。在第一 调节范围内,机动车的驱动力矩仅借助电机产生;在第二调节范围内,机动车的驱动力矩由 内燃机与电机的共同作用产生。这里,内燃机与驾驶员愿望的负载要求无关地在内燃机的 优化效率范围内运行。
[0033] 按一种有利的进一步扩展方案,内燃机仅在行驶功率-特殊运行模式中短时间地 在负载处于内燃机的优化效率范围之外的情况下运行。
[0034] 为了以尽可能最大的E行驶部分为目的而保证蓄电池充电状态的优化利用,亦或 为了保证优化地或高能效地对所储存的(电的、化学的)能量进行利用,所述方法以有利的 方式包括第一混合-特殊运行模式,该第一混合-特殊运行模式根据蓄电池充电状态来替 代混合-正常运行模式。当蓄电池充电状态下降到第一边界值之下时,该第一混合-特殊 运行模式激活。随着第一混合-特殊运行模式激活,将E行驶速度边界设定到低于初始值 的值上。
[0035] 此外,所述方法按一种优选的实施方案还包括第二混合-特殊运行模式,该第二 混合-特殊运行模式根据蓄电池充电状态来替代混合-正常运行模式。当蓄电池充电状态 超出到第二边界值时,该第二混合-特殊运行模式激活。可选地,可以考虑将通过内燃机产 生的平均为正的充电功率作为用于激活第二混合-特殊运行模式的附加条件。随着第二混 合-特殊运行模式激活,将E行驶速度边界设定到高于初始值的值上和/或内燃机的运行 按照处于内燃机的优化效率范围之下的负载这样进行调节,使得通过内燃机产生的充电功 率在平均上下降、等于零或甚至为负。
[0036] 通过所述措施,根据蓄电池充电状态来选择相应的运行模式。由此,所述相应的运 行状态是可再现的并且对于驾驶员是可实行的。因此,这不会导致驱动装置的不希望的运 行性能。
[0037] 作为进一步扩展方案,迄今所说明的取决于蓄电池充电状态的运行模式选择可以 以预测功能进行补充和/或过调。例如,可以通过预测功能(例如通过驾驶员愿望输入和 /或来自导航系统的信息)有针对性地提升(例如用于驶入环保区域)或降低(例如在目 的地可充电的情况下)电池充电状态。这里,对蓄电池充电的控制可以借助通过内燃机的 有效的充电功率和/或通过E行驶速度边界的变化进行。
[0038] 为了使驾驶员获得突出的驾驶体验或者为了符合法律规定,所述方法还可以包括 可选地由驾驶员可选择的E行驶运行模式,在所述E行驶运行模式中机动车的驱动力矩在 整个速度范围内仅借助电机产生。这里,还可以通过预测功能(例如通过驾驶员愿望输入 和/或来自导航系统的信息)来选择E行驶运行模式。借此,例如可以在城市区域或由法 律规定所确定的区域中选择E行驶运行模式并且由此强制无废气排放。
[0039] 按照本发明的扭矩叠加装置与按照本发明的用于运行的方法的结合允许对两种 能量类型的尽可能高效的利用。首先基于系统效率和高效原因来决定使用哪种能量类型。 通过将基本负载(主要通过内燃机实现)与用于加速过程的动力(主要通过电机实现)分 开,结合用于内燃机高效运行的和用于产生助推过程的电能的负载点提升,本发明特别适 用于如下内燃机,所述内燃机针对响应性能的负载、动力和运行范围在效率方面得到优化。
【附图说明】
[0040] 本发明的其它细节、特征和优点由下文借助附图对一个实施例的说明得出。图 中:
[0041] 图1示出按照本发明的扭矩叠加装置的一种实施形式,
[0042] 图2示出混合-正常运行模式,
[0043] 图3示出第一混合-特殊运行模式,
[0044] 图4示出一种纯电动行驶模式;
[0045] 图5示出一种内燃机式行驶模式。
【具体实施方式】
[0046] 附图中仅示出对于理解本发明重要的元件和构件。所示的实施例应纯启发性地加 以理解并且应该用于更好地理解本发明技术方案,而不是局限本发明技术方案。
[0047] 图1中示出用于使用在轿车中的按照本发明实施的混合动力驱动系统1。混合动 力驱动系统1包括内燃机VM、电机EM以及按照本发明实施为传动机构2的扭矩叠加装置。 传动机构2包括第一扭矩输入端3和第二扭矩输入端4以及一个扭矩输出端5。
[0048] 电机EM与第一扭矩输入端3抗扭矩地耦联,其中,所述抗扭矩的耦联在此借助第 一轴6来进行。为此,第一轴6抗扭矩地与电机EM的转子轴(图1中未示出)耦联。用于 两个轴耦联的相应的耦联部和/或耦联元件在现有技术中已知。
[0049]内燃机VM与第二扭矩输入端4抗扭矩地耦联,其中,所述抗扭矩的耦联在此借助 第二轴7进行。为此,第二轴7抗扭矩地与内燃机VM的曲柄轴(图1中未示出)耦联。用 于两个轴耦联的相应的耦联部和/或耦联元件在现有技术中已知。
[0050] 传动机构2的扭矩输出端5与车辆的输出装置9的正齿轮差速器D的输入正齿轮
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