專利名稱：混合型混合動力的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于混合動力車的傳動系，該傳動系包括一個并聯(lián)式混合動力的 部分傳動系以及一個串聯(lián)式混合動力的部分傳動系。
背景技術(shù)：
在不同的實施方案中已知用于混合動力車的多種傳動系。例如，在所謂的并聯(lián)式 混合動力的情況下，安排一個內(nèi)燃發(fā)動機和一個電動機器的方式使它們可以將動力或轉(zhuǎn)矩 單獨地或共同地應(yīng)用到傳動系上以便驅(qū)動該混合動力車。這允許該內(nèi)燃發(fā)動機得到電動機 器的協(xié)助。此外，被稱為串聯(lián)式混合動力的情況是人們已知的，在這種串聯(lián)式混合動力中內(nèi) 燃發(fā)動機驅(qū)動作為發(fā)電機運行的電動機器。在此背景下所產(chǎn)生的電流被送給一臺電力儲能 器(例如電池)，和/或被用來供給一臺作為電動機運行的電動機器。這允許內(nèi)燃發(fā)動機在 最佳點處的消耗優(yōu)化的運行。此外，串聯(lián)式混合動力驅(qū)動與并聯(lián)式混合動力驅(qū)動的組合也是為人所知的。在自 成一類的DE 10 2007 002 734 Al中提出了這樣一種組合式傳動系。在此提供一種行星齒 輪機構(gòu)以便使內(nèi)燃發(fā)動機、這兩個電動機器以及該變速器的轉(zhuǎn)矩相連接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種傳動系，它作為串聯(lián)式混合動力與并聯(lián)式混合動力的一 種組合具有簡單的設(shè)計并且可以被普遍使用。本發(fā)明的目的還在于提出一種用于運行相應(yīng) 的傳動系的方法。對于該裝置，這個目的是通過下述1的特征來實現(xiàn)的。對于該方法，這個目的是通 過下述6、10或11的這些特征來實現(xiàn)的。下述2-5以及7-9是本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。1. 一種用于車輛的混合動力傳動系，該混合動力傳動系包括一個內(nèi)燃發(fā)動機、兩 個電動機器以及一個變速器，它們彼此機械地連接以便驅(qū)動車輛的至少一個車橋，其中，該 內(nèi)燃發(fā)動機以及一個第一電動機器被提供在該變速器的一個輸入軸上，并且一個第二電動 機器被提供在該變速器的一個輸出軸上或者被提供為用于作用在該車輛的一個車橋上，其 中該內(nèi)燃發(fā)動機的最大動力和/或最大轉(zhuǎn)矩是實質(zhì)性地大于由該變速器可以傳送的動力 或轉(zhuǎn)矩。2.如前述1所述的混合動力傳動系，其中，該變速器具有一個輸入軸和一個輸出 軸，其中該內(nèi)燃發(fā)動機和一個電動機器被安排在該輸入軸上，并且一個第二電動機器被安 排在該變速器的輸出軸上，并且其中該變速器的輸出軸被提供用于驅(qū)動該車輛的一個車 橋。3.如前述2所述的混合動力傳動系，其中，一個離合器被提供在該變速器與該第 二電動機器之間。4.如前述3所述的混合動力傳動系，其中，該變速器具有用于驅(qū)動該車輛的另一 個車橋的一個額外的軸。
5.如前述4所述的混合動力傳動系，其中，該額外的軸、或由該額外的軸所驅(qū)動的 該另一個車橋的這些車輪被提供的方式為使它們可以被分離。6. 一種用于運行如前述1到5之一所述的混合動力傳動系的方法，其中，該第一電 動機器是作為一個發(fā)電機來運行的。7.如前述6所述的方法，其中，該內(nèi)燃發(fā)動機的動力在該變速器上被應(yīng)用到高達 可以由該變速器傳送的動力水平，并且超出這個范圍的該內(nèi)燃發(fā)動機的一個動力水平被應(yīng) 用到作為一個發(fā)電機運行的該第一電動機器上。8.如前述6或7所述的方法，其中，該第二電動機器是作為一個電動機運行的。9.如前述6所述的方法，其中，提供了一個離合器用于將該變速器與該從動車橋 分離，并且其中，當該離合器被斷開時，該內(nèi)燃發(fā)動機僅驅(qū)動作為一個發(fā)電機運行的該第一 電動機器。10. 一種用于如前述1至5之一所述的混合動力傳動系的再生方法，其中，該第二 電動機器是作為一個發(fā)電機運行的。11. 一種用于如前述1至5之一所述的混合動力傳動系的冷啟動方法，其中，提供 了串聯(lián)式混合動力運行直到該內(nèi)燃發(fā)動機足夠的消散熱量可供使用以便使該變速器油預(yù) 熱時。本發(fā)明依據(jù)的總體思想是為混合型混合動力的傳動系裝備一種變速器，該變速器 被配置用于傳送與內(nèi)燃發(fā)動機可以提供的最大值相比的一種實質(zhì)性地更低的最大動力或 一種實質(zhì)性地更低的最大轉(zhuǎn)矩。在此背景下，實質(zhì)性地更低意味著，例如，低出二分之一或 者三分之一。為此目的，該內(nèi)燃發(fā)動機與一個第一電動機器一起被安排在該變速器的一個 輸入軸上。一個第二電動機器或者是提供在變速器的輸出軸上或者提供為用于作用在車輛 的一個車橋上。在此背景下，術(shù)語第二電動機器還可以被理解為包括多種設(shè)計，它們具有兩 個或更多電動機器而不是一個電動機器。例如，這種“變速器的縮小(Getriebe-Downsiζ ing) ”允許使用帶有較少盤片 的變速器內(nèi)部離合器，因為必須傳送的最大轉(zhuǎn)矩是更低的，其結(jié)果是在該變速器中還發(fā) 生了較小的損失。此外，可以實現(xiàn)變速器的一種簡化的設(shè)計，例如通過減少變速器檔位 (Gangstufen)的數(shù)目、檔位間距(Spreizung)和/或檔位間隔(Stufung)。例如，因此它有 可能允許存在較少的變速器檔位或者將多個變速器檔位配置為用于不同的最大轉(zhuǎn)矩。這種特定的安排導(dǎo)致了大量的優(yōu)點。作為一種混合型混合動力，該混合動力傳動 系在此是以串聯(lián)式混合動力和并聯(lián)式混合動力二者來運行的。在此僅將可由變速器傳送的 最大動力水平或可以被傳送的內(nèi)燃發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩用于機械地驅(qū)動該車輛的至少一個 車橋。超出這個范圍的內(nèi)燃發(fā)動機的動力水平被作為發(fā)電機運行的第一電動機器轉(zhuǎn)化為電 流。因此使用具有相對高水平效率的小且輕的變速器有利地變?yōu)橛锌赡芰恕４送?，代替?于提高內(nèi)燃發(fā)動機的動態(tài)特性的多種措施，例如增壓作用，現(xiàn)在有可能使用具有相應(yīng)的轉(zhuǎn) 矩能力的多個電動機器。另一個優(yōu)點是存在兩個電動機器，一個電動機器被安排在該內(nèi)燃 發(fā)動機附近而一個電動機被安排在車輛的一個車橋附近。在此背景下，被安排在內(nèi)燃發(fā)動 機附近的電動機器特別適用于內(nèi)燃發(fā)動機的負載點轉(zhuǎn)移(Lastpimktverschiebimg)。被安 排在車橋附近的電動機器特別適用于電動行進或再生(Rekuperation)。因此，有可能將這個相應(yīng)尺寸的第一電動機器提供在變速器輸入軸上。因此有可能對所述第一電動機器進行配置的方式為使得在作為發(fā)電機的運行過程中，該第一電動機 器將內(nèi)燃發(fā)動機的以下動力水平或轉(zhuǎn)矩在最大值下轉(zhuǎn)換成電流，該動力水平或轉(zhuǎn)矩對應(yīng)于 在內(nèi)燃發(fā)動機的最大動力水平或轉(zhuǎn)矩與可由該變速器傳送的最大動力水平或者轉(zhuǎn)矩之間 的差值。
在一個優(yōu)選實施方案中，該變速器具有一個輸入軸和一個輸出軸，其中，該內(nèi)燃發(fā) 動機和一個電動機器被安排在該輸入軸上，并且一個第二電動機器被安排在該變速器的輸 出軸上。這為本發(fā)明的概念構(gòu)成了一種簡單的設(shè)計解決方案。當然，還可以使用帶有多于 一個輸入軸的變速器。在這些變速器的軸與這些電動機器之間的連接可以通過不同的方式 來實現(xiàn)，例如，直接通過皮帶或通過大齒輪。在此有利地提出了在變速器與第二電動機器之間安排一個離合器，例如，被實施 為濕式離合器或干式離合器的一個分離離合器(Trermkupplimg)。斷開這個離合器容易允 許該傳動系的串聯(lián)式混合動力運行。在這種情況下，該內(nèi)燃發(fā)動機將動力應(yīng)用到作為一個 發(fā)電機運行的第一電動機器上。所產(chǎn)生的電流用于供給作為電動機運行的第二電動機器， 或者被儲存在一個電力儲能器中，例如一個高電壓電池。這提供了形成一種串聯(lián)式混合動 力的可能性。憑借以下事實可以容易地實現(xiàn)一種機械式全輪驅(qū)動，即該變速器具有用于驅(qū)動車 輛的另一個車橋的一個額外的軸。除了安排有第二電動機器的變速器的輸出軸之外，這個 額外的軸于是可以驅(qū)動該車輛的另一個車橋。該額外的軸、或者由該額外的軸所驅(qū)動車橋的這些車輪優(yōu)選地可以提供的方式為 使它可以被分離開。這允許了當這個或這些離合器被斷開時該車輛的純電力驅(qū)動。在運行這樣一種混合動力傳動系的過程中，優(yōu)選地做出的安排是使提供在變速器 輸入軸上的第一電動機器作為一個發(fā)電機來運行。特別是在內(nèi)燃發(fā)動機的負載點轉(zhuǎn)移過程 中這是有利的，因為這個第一電動機器是安排在內(nèi)燃發(fā)動機附近。為了驅(qū)動帶有根據(jù)本發(fā)明的混合動力傳動系的車輛，這種內(nèi)燃發(fā)動機優(yōu)選地將其 動力或轉(zhuǎn)矩機械地應(yīng)用到該變速器上，直到該變速器最大的可允許的動力水平或轉(zhuǎn)矩。該 內(nèi)燃發(fā)動機的超出這個范圍的動力水平或轉(zhuǎn)矩于是被應(yīng)用到作為一個發(fā)電機運行的第一 電動機器上，并且被轉(zhuǎn)化成電流。這允許多個有效率的電動機與具有緊湊設(shè)計的多個變速 器一起使用。優(yōu)選地所做的安排是在根據(jù)本發(fā)明的混合動力傳動系中將該第二電動機器作 為一個電動機來運行。這個第二電動機器被提供在車橋附近，并且因此被安排為以一種的 有利的方式用于對電動行進或?qū)υ摶旌蟿恿囘M行增力。在通過根據(jù)本發(fā)明的混合動力傳動系的再生也是優(yōu)選地通過該第二電動機器來 實現(xiàn)的，因為后者由于其位置在車橋附近而是特別適用于這樣做。


現(xiàn)在將參見附圖更詳細地展現(xiàn)本發(fā)明。在此，圖1至圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的混 合動力傳動系的三個可能的實施方案。在此背景下，在所有的三個附圖中相同的參考符號 對應(yīng)地用于相同的元件。具體實施方案在根據(jù)圖1的一個第一實施方案中，提供了一個內(nèi)燃發(fā)動機1，該內(nèi)燃發(fā)動機被安 排在一個變速器3的輸入軸上。變速器3可以(例如)被實施為一個自動變速器。一個第 一電動機器2也可以被安排在變速器3的輸入軸上。例如，這個電動機器被實施為被直接 連接到變速器輸入軸上的一個異步三相電流機器上。可以由變速器3傳送的最大動力水平 或轉(zhuǎn)矩(并且該最大動力水平或轉(zhuǎn)矩可以被傳送至變速器輸出軸6上)在此是實質(zhì)性地低 于可以由內(nèi)燃發(fā)動機1生成的最大動力水平或轉(zhuǎn)矩。在此背景下，實質(zhì)性地低于意味著，例 如，低出二分之一或者三分之一。例如，內(nèi)燃發(fā)動機1具有700Nm的最大轉(zhuǎn)矩，而變速器3 可以傳送400Nm的最大轉(zhuǎn)矩。在這種情況下，在運行過程中可以將第一電動機器2配置為 用于近似300Nm的轉(zhuǎn)矩的一個發(fā)電機?？梢杂蓛?nèi)燃發(fā)動機1生成的最大轉(zhuǎn)矩700Nm將因此 準確地對應(yīng)于可以由作為發(fā)電機運行的電動機器2所吸收的最大轉(zhuǎn)矩300Nm與可以由變速 器3傳送的轉(zhuǎn)矩400Nm之和。此外，一個第二電動機器4被安排在變速器輸出軸6上。另一個變速器也可以任 選地被提供在第二電動機器4與變速器輸出軸6之間。變速器輸出軸6延伸到用于驅(qū)動該 車輛的車橋8的一個差速器7上?？商娲?，在差速器7的這些輸出上提供兩個第二電動 機器4用于驅(qū)動車輛的車橋8，其中，如果適當?shù)脑?，在各自情況下再提供一個變速器。另 外，變速器輸出軸6具有在第二電動機器4與變速器3之間的一個可任選的離合器9。如果 這個離合器9被閉合，內(nèi)燃發(fā)動機1可以借助差速器7通過變速器3來機械地驅(qū)動車橋8。 如果離合器9被斷開，則車橋8借助差速器7而僅被機械地連接到電動機器4上。如果不 存在這個可任選的離合器9，則變速器3被切換至空檔位置，這樣車橋8僅被機械地連接到 電動機器4上。此外，提供了一個電力儲能器5，該電力儲能器可以被實施為(例如)一個高電壓 電池。電力儲能器5通過多條相應(yīng)的高壓引線被連接到第一電動機器2上并且被連接到第 二電動機器4上，其中為了簡單起見未展示對應(yīng)的控制裝置或動力電子器件。于是該傳動系可以由內(nèi)燃發(fā)動機1以一種常規(guī)的方式驅(qū)動。為此目的，在這個實 例中最大轉(zhuǎn)矩400Nm可以借助差速器7從內(nèi)燃發(fā)動機1通過變速器3傳送至車橋8上。為了給電力儲能器5充電和/或提供另外的車輛電負荷(例如像，第二電動機器 4)，第一電動機器2可以作為一個發(fā)電機來運行。于是，除了內(nèi)燃發(fā)動機1之外，第二電動 機器4也可以用來驅(qū)動車橋8。這種高負荷運行將內(nèi)燃發(fā)動機1的最大動力分割成一個機 械部分和一個電力部分。在這種情況下，機械部分是400Nm并且通過變速器3而被應(yīng)用到 變速器輸出軸6上。該電力部分是通過來自作為發(fā)電機運行的第一電動機器2、和/或電力 儲能器5的電流來實現(xiàn)的，其中這個電流供給作為電動機運行的第二電動機器4。相應(yīng)地， 這個電力部分還根據(jù)第二電動機器4的轉(zhuǎn)矩被應(yīng)用到變速器輸出軸6上。在離合器9斷開或者變速器3被切換至空檔位置時，通過作為一個發(fā)電機的第一 電動機器2的運行而使一種串聯(lián)式混合動力運行是可能的。通過被內(nèi)燃發(fā)動機1驅(qū)動，第 一電動機器2生成電流。該電流被存儲在電力儲能器5中和/或被用來供給第二電動機器 4。因此，第二電動機器4通過差速器7來驅(qū)動車橋8。這種串聯(lián)式混合動力運行可以被連 續(xù)地或者另外間歇地提供。例如，這允許以一種與車輛速度相分離的方式對該內(nèi)燃發(fā)動機的 催化轉(zhuǎn)化器進行加熱，以便優(yōu)化該催化轉(zhuǎn)化器的加熱并且因此改進內(nèi)燃發(fā)動機的廢氣排放。
優(yōu)選地，再生是借助第二電動機器4來實現(xiàn)的。在此背景下，內(nèi)燃發(fā)動機1被關(guān)掉 并且離合器9被斷開。在該再生過程中，如果甚至要求更急劇的制動，則可以將離合器9關(guān) 閉并且動能可以因此通過變速器輸入軸6被傳送至電動機器2上，它此時額外地是作為一 個發(fā)電機來運行。在該混合動力傳動系的冷啟動過程中，優(yōu)選地提供串聯(lián)式混合動力運行直到內(nèi)燃 發(fā)動機1有足夠的消散熱量可供用于預(yù)熱變速器3的油。當車輛是由內(nèi)燃發(fā)動機1驅(qū)動時， 具有最小損耗的常規(guī)運行因此是可能的。在根據(jù)圖2的一個第二實施方案中，提供了變速器3的一個額外的軸10用于驅(qū)動 該車輛的一個第二車橋8’。在這個傳動系的常規(guī)運行的過程中，于是車橋8和車橋8’因 此通過變速器3而均由內(nèi)燃發(fā)動機1來驅(qū)動。另外，提供了兩個離合器11用于使第二車橋 8’的這些車輪與額外的軸10分離。當這些離合器11被斷開時，進而純電動行進就是可能 的。在此背景下，僅車橋8被驅(qū)動?？商娲?，在額外的軸10中用一個單獨的離合器來代 替這兩個離合器11也是可能的。其他多種運行狀態(tài)是類似于圖1所展示的第一實施方案。在圖3中展示了一個第三實施方案。這個實施方案不同于以上實施方案之處在 于，第二電動機器4不是提供在變速器輸出軸6上而是作用在另一個車橋8”上。因此該另 一個車橋8”幾乎被實施成一個電動車橋。在常規(guī)的運行中，車橋8由內(nèi)燃發(fā)動機1通過變 速器輸出軸6來驅(qū)動。通過將該第二電動機器作為用于驅(qū)動該另一個車橋8”的電動機來 運行而實現(xiàn)了純電力行進。在此背景下，提供了多個離合器12用于分離車橋8或者車橋8 的這些車輪。另外，當內(nèi)燃發(fā)動機1被關(guān)閉時，車橋8可以僅被第一電動機器2驅(qū)動。當?shù)谝浑妱訖C器2是作為一個發(fā)電機運行并且當?shù)诙妱訖C器4同時作為一個電 動機運行時，串聯(lián)式混合動力運行是可能的。還在此背景下，再次有可能的是提供連續(xù)的串 聯(lián)式混合動力運行或間歇的串聯(lián)式混合動力運行。進而提供了一種全輪驅(qū)動作為一個高負 荷的運行手段。在此背景下，內(nèi)燃發(fā)動機1的動力被按比例分配給一個常規(guī)分量，該常規(guī)分 量通過變速器3而被機械地應(yīng)用到車輛車橋8上。另外，一個串聯(lián)分量被配置為通過作為 發(fā)電機運行的第一電動機器2 (如果適當?shù)脑掃€從電力儲能器幻來為第二電動機器4提供 電流。進而再生是借助在該車橋附近并且作為一個發(fā)電機運行的第二電動機器4來實現(xiàn) 的。還在此背景下，這另外有可能提供將第一電動機器2作為一個發(fā)電機來運行，以便為制 動增力?？偠灾?，本發(fā)明提出了帶有變速器縮小化的一種混合型混合動力。在此背景下， 該傳動系包括一個并聯(lián)式混合動力部分傳動系以及一個串聯(lián)式混合動力部分傳動系。該內(nèi) 燃發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩或動力水平僅被應(yīng)用到高達由變速器可允許的輸入轉(zhuǎn)矩，通過該并聯(lián)式混 合動力部分傳動系而用于驅(qū)動車輛。超出這個范圍的轉(zhuǎn)矩或者動力水平以串聯(lián)式混合動力 的方式來實施以便驅(qū)動該車輛。優(yōu)選地對該傳動系進行配置的方式為使該內(nèi)燃發(fā)動機的轉(zhuǎn) 矩或者動力水平設(shè)置成一個電動機器的動力水平或轉(zhuǎn)矩與該變速器的動力水平或轉(zhuǎn)矩之 和。該混合型混合動力還可以被設(shè)計為在被稱為插入式混合動力(Plug^n-Hybrid)的外 部儲能器處對電力儲能器進行外部充電。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的混合動力傳動系，該混合動力傳動系包括一個內(nèi)燃發(fā)動機、兩個電 動機器以及一個變速器，它們彼此機械地連接以便驅(qū)動車輛的至少一個車橋，其中，該內(nèi)燃 發(fā)動機(1)以及一個第一電動機器( 被提供在該變速器(3)的一個輸入軸上，并且一個 第二電動機器(4)被提供在該變速器的一個輸出軸(6)上或者被提供為用于作用在該車輛 的一個車橋上，其中該內(nèi)燃發(fā)動機的最大動力和/或最大轉(zhuǎn)矩是實質(zhì)性地大于由該變速器 可以傳送的動力或轉(zhuǎn)矩。
2.如權(quán)利要求1所述的混合動力傳動系，其中，該變速器具有一個輸入軸和一個輸出 軸，其中該內(nèi)燃發(fā)動機和一個電動機器被安排在該輸入軸上，并且一個第二電動機器被安排在該變速器的輸出軸上，并且其中該變速器的輸出軸被提供用于驅(qū)動該車輛的一個車橋 ⑶。
3.如權(quán)利要求2所述的混合動力傳動系，其中，一個離合器(9)被提供在該變速器與該 第二電動機器之間。
4.如權(quán)利要求3所述的混合動力傳動系，其中，該變速器具有用于驅(qū)動該車輛的另一 個車橋(8，)的一個額外的軸(10)。
5.如權(quán)利要求4所述的混合動力傳動系，其中，該額外的軸、或由該額外的軸所驅(qū)動的 該另一個車橋的這些車輪被提供的方式為使它們可以被分離。
6.一種用于運行如權(quán)利要求1到5之一所述的混合動力傳動系的方法，其中，該第一電 動機器是作為一個發(fā)電機來運行的。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，該內(nèi)燃發(fā)動機的動力在該變速器上被應(yīng)用到高達 可以由該變速器傳送的動力水平，并且超出這個范圍的該內(nèi)燃發(fā)動機的一個動力水平被應(yīng) 用到作為一個發(fā)電機運行的該第一電動機器上。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其中，該第二電動機器是作為一個電動機運行的。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，提供了一個離合器用于將該變速器與該從動車橋 分離，并且其中，當該離合器被斷開時，該內(nèi)燃發(fā)動機僅驅(qū)動作為一個發(fā)電機運行的該第一 電動機器。
10.一種用于如權(quán)利要求1至5之一所述的混合動力傳動系的再生方法，其中，該第二 電動機器是作為一個發(fā)電機運行的。
11.一種用于如權(quán)利要求1至5之一所述的混合動力傳動系的冷啟動方法，其中，提供 了串聯(lián)式混合動力運行直到該內(nèi)燃發(fā)動機足夠的消散熱量可供使用以便使該變速器油預(yù) 熱時。
全文摘要
一種用于車輛的混合動力傳動系包括一個內(nèi)燃發(fā)動機、兩個電動機器以及一個變速器，它們被彼此機械地連接以便驅(qū)動車輛的至少一個車橋，該混合動力傳動系的突出之處在于以下事實，即該內(nèi)燃發(fā)動機(1)以及一個第一電動機器(2)被提供在變速器(3)的一個輸入軸上，并且一個第二電動機器(4)被提供在變速器的一個輸出軸(6)上或者被提供用于作用在車輛的一個車橋上，其中該內(nèi)燃發(fā)動機的最大動力和/或最大轉(zhuǎn)矩是實質(zhì)性地大于由該變速器可以傳送的動力或轉(zhuǎn)矩。
文檔編號B60K6/42GK102050004SQ201010276289
公開日2011年5月11日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者K·巴斯蒂安, M·弗萊克納, M·羅斯, O·波什曼 申請人:F.波爾希名譽工學(xué)博士公司