專利名稱：混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1所述特征的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在很多由現(xiàn)有技術(shù)已知的混合動(dòng)力方案中，內(nèi)燃機(jī)的曲軸通過第一離合器與電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接并且通過第二離合器與多擋自動(dòng)變速器的輸入軸連接。在“并聯(lián)運(yùn)行模式”中，就是說當(dāng)車輛同時(shí)既由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)又由電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)因此以同樣的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)或者如果它們通過一個(gè)“傳動(dòng)機(jī)構(gòu)”相互耦聯(lián)的話則按照預(yù)定的轉(zhuǎn)速比旋轉(zhuǎn)，這種方式在能量上并非總是最理想的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種新式的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案，該方案更好地處理了傳統(tǒng)混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案的上述缺點(diǎn)。這個(gè)目的通過權(quán)利要求1的特征得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有益設(shè)計(jì)和發(fā)展在從屬權(quán)利要求中加以闡述。本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)是一種混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其包括可以由一個(gè)電機(jī)構(gòu)成的第一驅(qū)動(dòng)裝置和可以由一個(gè)內(nèi)燃機(jī)構(gòu)成的第二驅(qū)動(dòng)裝置。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置通過一個(gè)“扭矩疊加裝置”相互耦聯(lián)。對(duì)于所說概念“扭矩疊加裝置”應(yīng)作極其廣泛的解釋。這里指的是完全普通的意思:兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)功率或者有關(guān)的驅(qū)動(dòng)力矩能夠被“聯(lián)接”在一起，就是說相疊加，例如借助于相加變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(Summiergetriebe)。扭矩疊加裝置與此相應(yīng)地具有:第一扭矩輸入端，該扭矩輸入端被配置給第一驅(qū)動(dòng)裝置；和第二扭矩輸入端，該扭矩輸入端被配置給第二驅(qū)動(dòng)裝置；以及一個(gè)扭矩輸出端，通過該扭矩輸出端“聯(lián)接”在一起的扭矩可以被傳遞到車輛的驅(qū)動(dòng)車輪上。在下文中，將概念“電機(jī)”或者還有“E-馬達(dá)”用于第一驅(qū)動(dòng)裝置以及將概念“內(nèi)燃機(jī)”用于第二驅(qū)動(dòng)裝置，但這一點(diǎn)不應(yīng)被理解為限制性的。本發(fā)明的核心在于:電機(jī)通過第一扭矩輸入端與或者可以與扭矩疊加裝置的“第一傳動(dòng)裝置”耦聯(lián)或可耦聯(lián)，以及內(nèi)燃機(jī)通過第二扭矩輸入端與或者可以與扭矩疊加裝置的“第二傳動(dòng)裝置”耦聯(lián)或可耦聯(lián)，并且所述傳動(dòng)裝置分別在輸出側(cè)與扭矩輸出端耦聯(lián)，亦即在運(yùn)動(dòng)學(xué)上連接。至少一個(gè)、優(yōu)選兩個(gè)傳動(dòng)裝置具有至少兩個(gè)能夠交替調(diào)選的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或者說傳動(dòng)級(jí)。原則上傳動(dòng)裝置可以采用各種不同的結(jié)構(gòu)，諸如可轉(zhuǎn)換的圓柱齒輪變速級(jí)、可轉(zhuǎn)換的行星齒輪變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、可轉(zhuǎn)換的皮帶傳動(dòng)或者鏈條傳動(dòng)等等，或者還有可無級(jí)轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置。利用本發(fā)明的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，兩個(gè)“功率分支”可以彼此獨(dú)立地控制。在可供使用的擋位的框架內(nèi)可以彼此獨(dú)立地選擇內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和電機(jī)的轉(zhuǎn)速。未受控制的功率分支在控制過程中以其全部功率維持扭矩疊加裝置的扭矩輸出端上的牽引力。與此同時(shí)，接受控制的功率分支或者有關(guān)的驅(qū)動(dòng)裝置(電機(jī)或者內(nèi)燃機(jī))可以被用于切換控制的“外部同步”。
換言之，由此產(chǎn)生了與傳統(tǒng)的并聯(lián)混合動(dòng)力方案不同的優(yōu)點(diǎn):電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)在并聯(lián)混合動(dòng)力運(yùn)行當(dāng)中不必始終以確定的、預(yù)先固定規(guī)定的轉(zhuǎn)速比旋轉(zhuǎn)，而是兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置中的至少一個(gè)可以被“轉(zhuǎn)換到另一個(gè)擋位中”，這不僅從消費(fèi)(能耗)觀點(diǎn)來說是有益的，而且使得驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得更好的動(dòng)力。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)展設(shè)計(jì)，配置給內(nèi)燃機(jī)的第二傳動(dòng)裝置具有至少兩個(gè)和最多四個(gè)、優(yōu)選正好三個(gè)能夠交替調(diào)選的傳動(dòng)級(jí)。在這種情況下，第二傳動(dòng)裝置的至少兩個(gè)傳動(dòng)級(jí)應(yīng)該被如下地設(shè)計(jì):一個(gè)傳動(dòng)級(jí)構(gòu)造為適合最高速度的行駛擋以及另一傳動(dòng)級(jí)構(gòu)造為經(jīng)濟(jì)擋(Effizienzgang)。利用適合最高速度的行駛擋，可以使車輛以最高速度行駛。與此相反，經(jīng)濟(jì)擋比適合最高速度的行駛擋設(shè)計(jì)得更長，并因此能夠在中等和較高的速度范圍內(nèi)(例如在鄉(xiāng)間公路上或者高速公路上)使內(nèi)燃機(jī)效率最佳化地運(yùn)行。在以這種方式設(shè)計(jì)的第二傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)級(jí)被限定為兩個(gè)的情況下，電動(dòng)機(jī)的第一傳動(dòng)裝置以及還有電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)該按如下方式設(shè)計(jì):在起步時(shí)和在低速范圍內(nèi)，即特別是在市內(nèi)運(yùn)行中，基本上由電動(dòng)機(jī)對(duì)車輛進(jìn)行牽引。這里，內(nèi)燃機(jī)在各種情況下在必要時(shí)通過提供基本負(fù)荷給予支持。第二傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)級(jí)被限定為兩個(gè)的本發(fā)明的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)適宜于具有較高電功率的、高度電氣化的驅(qū)動(dòng)，就是說電動(dòng)機(jī)的峰值功率應(yīng)該為內(nèi)燃機(jī)的額定功率的至少30%，優(yōu)選至少50%，較好為80%以及理想的為至少100%。在這種情況下，電動(dòng)機(jī)的持續(xù)功率例如在對(duì)于電動(dòng)機(jī)來說通常的情況下總是為峰值功率的一半以下。電動(dòng)機(jī)的峰值功率與內(nèi)燃機(jī)的額定功率之間的功率狀況越平衡，電動(dòng)機(jī)就越能夠特別是在加速過程中更好地覆蓋(abdecken)動(dòng)態(tài)的負(fù)載需要。驅(qū)動(dòng)裝置特別是在換擋的情況中也能夠相互支持，因此在換擋過程中可以實(shí)現(xiàn)很舒適的換擋過程而沒有或者只有稍微的牽引力中斷(Zugkrafteinbruch)。如果電動(dòng)機(jī)的持續(xù)功率與內(nèi)燃機(jī)的額定功率之間的功率比大致平衡的話或者內(nèi)燃機(jī)的額定功率大的話，即電動(dòng)機(jī)的持續(xù)功率約為內(nèi)燃機(jī)的額定功率的80%或者以上的話，則是特別有益的。在這種情況下，電動(dòng)機(jī)還可以在內(nèi)燃機(jī)的行駛擋還不能或者僅僅能以很小的功率運(yùn)行的行駛狀況中-因此在按照本發(fā)明構(gòu)造的、具有例如僅僅兩個(gè)如上所述構(gòu)造的內(nèi)燃機(jī)的擋位的情況下在起步時(shí)和在最低速度范圍內(nèi)最大直至約30km/h-提供牽引功率并且因此使行駛功能(Fahrfunktion)實(shí)現(xiàn)純或者大部分電動(dòng)機(jī)化，而行駛功率沒有受到限制。如果電動(dòng)機(jī)的峰值功率低于上面詳細(xì)說明的最小功率要求的話，那么電動(dòng)機(jī)不再能實(shí)行完整的行駛功能，而是在必要時(shí)依然支持內(nèi)燃機(jī)的行駛模式(所謂的“輔助”)。由此，可以不再實(shí)現(xiàn)將現(xiàn)今通常的6個(gè)或者更多的內(nèi)燃機(jī)擋位按照本發(fā)明減少到具有此處列舉的本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)的、幾個(gè)不多的擋位。由于第二傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)級(jí)數(shù)量很少，在特別是結(jié)構(gòu)容積需求也很小的同時(shí)零件方面的費(fèi)用也很少。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)發(fā)展設(shè)計(jì)，另外可以符合目地將第二傳動(dòng)裝置的另一個(gè)傳動(dòng)級(jí)構(gòu)造成起步擋。在這種情況中一個(gè)起步元件，例如一個(gè)起步離合器可以被整合在混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)。起步擋可以同時(shí)用作低速范圍內(nèi)的山區(qū)行駛擋并且準(zhǔn)備在車輛的蓄電系統(tǒng)的蓄能量不能為牽引提供足夠的能量的情況中可以進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)牽引。特別是在根據(jù)上述優(yōu)選范圍電動(dòng)機(jī)功率比較小的情況下，從動(dòng)力的角度來看再為第二傳動(dòng)裝置設(shè)置另一個(gè)第四傳動(dòng)級(jí)會(huì)是合理的，該傳動(dòng)級(jí)作為另外的、位于起步擋與適宜最高速度的行駛擋之間的、但不是適宜最高速度的行駛擋被設(shè)置在傳動(dòng)側(cè)。特別是當(dāng)從低速區(qū)加速時(shí)，才使用這個(gè)第四傳動(dòng)級(jí)。雖然第一傳動(dòng)裝置可以被構(gòu)造成具有唯一的、不可轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)級(jí)或者甚至是直接的(傳動(dòng)比1:1)，但是如果第一傳動(dòng)裝置也被構(gòu)造成具有至少兩個(gè)能夠交替調(diào)選的傳動(dòng)級(jí)的話是特別有益的。在此，“較長”設(shè)計(jì)的傳動(dòng)級(jí)優(yōu)選被設(shè)計(jì)為車輛的適宜最高速度的擋位。由此產(chǎn)生如下優(yōu)點(diǎn):較短設(shè)計(jì)的傳動(dòng)級(jí)以對(duì)于E-馬達(dá)來說典型突出的力矩輸出供給可以被用作動(dòng)力擋，而較長設(shè)計(jì)的傳動(dòng)級(jí)能夠使E-馬達(dá)即使在直到車輛的最高速度為止的高速區(qū)內(nèi)也可以耦聯(lián)接合，因此既可用于制動(dòng)能回收也可用于推進(jìn)(Boosten)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)發(fā)展設(shè)計(jì)，混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有正好一個(gè)唯一的、為產(chǎn)生車輛牽引力而設(shè)置的電機(jī)，這實(shí)現(xiàn)了比較簡單和緊湊以及特別是成本也低的構(gòu)造。這當(dāng)然還包括例如為了發(fā)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)在系統(tǒng)組合構(gòu)造(Systemverbund)內(nèi)整合有一個(gè)另外的電機(jī)的方案，其中，這個(gè)電機(jī)不被用于產(chǎn)生牽引力。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有益的發(fā)展設(shè)計(jì)，扭矩疊加裝置的扭矩輸出端被構(gòu)造成帶有輸出齒輪級(jí)的輸出軸，其中輸出齒輪級(jí)優(yōu)選直接與機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)車軸的差速器連接。為了調(diào)選傳動(dòng)裝置的各個(gè)傳動(dòng)級(jí)，可以設(shè)置形狀鎖合的或者摩擦鎖合的“轉(zhuǎn)換元件”。在圓柱齒輪變速級(jí)中例如可以設(shè)置換擋套管。為了提高換擋舒適性，可以為形狀鎖合的換擋元件之一或者全部形狀鎖合的換擋元件分別配置一個(gè)同步裝置。由于通過內(nèi)燃機(jī)或者通過電機(jī)已經(jīng)可以形成一個(gè)“外部的”預(yù)同步，所以也可以使用較簡單的、成本低的換擋元件，諸如帶有牙嵌離合器而無同步單元的滑動(dòng)套筒，如它們例如在摩托車變速器上聞名的那樣?？梢酝ㄟ^內(nèi)燃機(jī)或者電機(jī)的相應(yīng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)“外部的同步”。如果將行星齒輪傳動(dòng)用作傳動(dòng)裝置的話，那么作為轉(zhuǎn)換元件可以考慮特別是摩擦離合器或者摩擦制動(dòng)器。而且原則上在可轉(zhuǎn)換的圓柱齒輪變速級(jí)中也可以使用摩擦鎖合的轉(zhuǎn)換元件。通過將所述有關(guān)的轉(zhuǎn)換元件或者這些有關(guān)的轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換到“中立位置”可以很簡單地將電機(jī)或者內(nèi)燃機(jī)與扭矩疊加裝置分離(脫離耦聯(lián))。所說概念“中立位置”應(yīng)理解為這樣一個(gè)位置，在該位置中沒有扭矩能夠從電機(jī)或者內(nèi)燃機(jī)被傳遞到扭矩疊加裝置上。通過這種方式，既可以實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)牽引也可以使內(nèi)燃機(jī)分離以減少牽引力矩或者是純內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，此時(shí)電機(jī)被分離。特別是利用本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)概括如下:-兩個(gè)功率分支的獨(dú)立的可控制性實(shí)現(xiàn)了相互間的牽引力支援。因此相對(duì)傳統(tǒng)的混合動(dòng)力方案提高了舒適度，在傳統(tǒng)的混合動(dòng)力方案中掛入變速擋位時(shí)總是會(huì)“明顯感覺至IJ”有兩個(gè)功率分支。-本發(fā)明的混合動(dòng)力方案允許驅(qū)動(dòng)裝置具有自由的規(guī)模可伸縮性并且因此不僅適合于傳統(tǒng)的混合動(dòng)力方案，而且特別是還適合于所謂的插入式混合動(dòng)力方案。-內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)的獨(dú)立選擇展現(xiàn)了節(jié)能減排、改善傳動(dòng)噪聲以及提高行駛功率的很高的潛力。-通過扭矩疊加裝置的“相加功能”(Summierfunktion)內(nèi)燃機(jī)與電機(jī)在運(yùn)行中能夠優(yōu)化互補(bǔ)。通過這種方式產(chǎn)生節(jié)約潛力和效率潛力，這又實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的“模糊化”(Entfeinerung)?！澳：币馕吨?與傳統(tǒng)的混合動(dòng)力方案不同，電機(jī)不必再在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍上滿足最高效率要求。-利用本發(fā)明的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在牽引方面可以有選擇地進(jìn)行混合牽引，即兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置相互聯(lián)合并提供與行駛狀況相關(guān)的正的(驅(qū)動(dòng)的)或者還有負(fù)的(僅適用于發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行中的E-馬達(dá))力矩，或者還有e-行駛功能意義上的純電動(dòng)運(yùn)行。


下文將參照附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明。附圖中:圖1為本發(fā)明的基本原理的示意圖；圖2為圖1中所示出的、包括一個(gè)附加的過橋軸的方案；和圖3為本發(fā)明的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式圖1示出的是按照本發(fā)明構(gòu)造的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)I的基本原理圖，該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)內(nèi)燃機(jī)2、一個(gè)電機(jī)3和一個(gè)扭矩疊加裝置4。在圖1中未示出部件的殼體、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、軸的支承部位潤滑用的供油系統(tǒng)以及類似的更多設(shè)備。圖1中的被構(gòu)造成相加變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的扭矩疊加裝置4具有第一扭矩輸入端12、第二扭矩輸入端8、扭矩輸出端16a和16b以及包括兩個(gè)傳動(dòng)級(jí)13和14的第一傳動(dòng)裝置和包括三個(gè)傳動(dòng)級(jí)5、6和7的第二傳動(dòng)裝置。扭矩輸入端8和12在此處分別被構(gòu)造成輸入軸。電機(jī)3的轉(zhuǎn)子軸與扭矩疊加裝置4的第一扭矩輸入端12以及內(nèi)燃機(jī)2的曲軸與扭矩疊加裝置4的第二扭矩輸入端8分別通過未被示出的軸連接相耦聯(lián)。第一扭矩輸入端12與第一傳動(dòng)裝置相連接以及第二扭矩輸入端8與第二傳動(dòng)裝置相連接，其中，這個(gè)連接在此僅僅是各個(gè)輸入軸8和12的延續(xù)以及本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的將構(gòu)成各個(gè)傳動(dòng)級(jí)5、6、7 ；
13、14的圓柱齒輪副5a和5b、6a和6b的各個(gè)固定齒輪安裝在所述輸入軸8和12上。在輸出側(cè)，傳動(dòng)級(jí)5、6、7 ;13、14的空套齒輪5b、6b、7b、13b、14b是設(shè)置在輸出軸16a上。為了在空套齒輪513、613、713、1313、1牝與輸出軸16a之間構(gòu)成抗扭(drehfest，即二者不能相對(duì)旋轉(zhuǎn))的有效連接(作用連接)，在圖1中所示出的原理圖中設(shè)置有轉(zhuǎn)換爪9、10和15。這樣的轉(zhuǎn)換爪的作用原理和可選的實(shí)施方式對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是清楚的。輸出軸16a與被抗扭地安裝在該輸出軸16a上的從動(dòng)圓柱齒輪16b共同構(gòu)成扭矩疊加裝置4的扭矩輸出端。從動(dòng)圓柱齒輪16b在此處圖示的車輛構(gòu)造中與從動(dòng)差速器17嚙合，該從動(dòng)差速器在本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的構(gòu)造設(shè)置中又通過輸出軸與受驅(qū)動(dòng)的輪18和19有效連接。內(nèi)燃機(jī)2在此通過被構(gòu)造為“內(nèi)燃機(jī)分變速器”的、由三個(gè)齒輪級(jí)5、6、7構(gòu)成的第二傳動(dòng)裝置可以與輸出軸16a耦聯(lián)。齒輪級(jí)5、6、7中的每一個(gè)都具有一個(gè)與內(nèi)燃機(jī)2的曲軸抗扭地連接的齒輪5a、6a、7a。齒輪5a、6a、7a與配屬的齒輪5b、6b、7b嚙合，這些齒輪分別可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在輸出軸16a上。
為了轉(zhuǎn)換內(nèi)燃機(jī)分變速器的“三個(gè)擋位”，在此設(shè)置有一個(gè)雙轉(zhuǎn)換元件9和一個(gè)單轉(zhuǎn)換元件10。每個(gè)轉(zhuǎn)換元件可以為每個(gè)擋位分別配置一個(gè)此處未被進(jìn)一步示出的同步裝置。扭矩或者驅(qū)動(dòng)功率可以通過內(nèi)燃機(jī)分變速器從內(nèi)燃機(jī)2的曲軸8被傳遞到扭矩疊加裝置4的輸出軸16a上以及從這里通過從動(dòng)圓柱齒輪16b被傳遞到從動(dòng)差速器17上。電機(jī)3與一電能儲(chǔ)存器、例如鋰離子電池11電連接。如果電機(jī)3以電動(dòng)機(jī)方式工作的話，那么該電機(jī)由電池11供給電能。如果該電機(jī)3以發(fā)電機(jī)方式工作的話，那么發(fā)電產(chǎn)生的功率被儲(chǔ)存在電池11內(nèi)。電機(jī)3具有一根轉(zhuǎn)子軸，該轉(zhuǎn)子軸通過在圖1中未被示出的法蘭連接與第一扭矩輸入端相連接。第一扭矩輸入端如同也已經(jīng)說明的第二扭矩輸入端8那樣在此處被構(gòu)造成輸入軸12。轉(zhuǎn)子軸12通過兩個(gè)在一定程度上構(gòu)成“電機(jī)3的分變速器”的、可轉(zhuǎn)換的齒輪級(jí)13、14可以與輸出軸16a相耦聯(lián)。齒輪級(jí)13、14分別具有一個(gè)抗扭地設(shè)置在輸入軸12上的齒輪13a或者14a，這些齒輪分別與配屬的齒輪13b、14b嚙合，這些齒輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在輸出軸16a上。兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)設(shè)置的齒輪13b、14b配置有一個(gè)雙轉(zhuǎn)換元件15，通過該雙轉(zhuǎn)換元件電機(jī)3能夠有選擇地通過齒輪級(jí)13或者通過齒輪級(jí)14與輸出軸16a旋轉(zhuǎn)耦聯(lián)。該抗扭地設(shè)置在輸出軸16a上的齒輪16b構(gòu)成扭矩疊加裝置4的“扭矩輸出端”。齒輪16b與差速傳動(dòng)裝置17的、在此處未被進(jìn)一步示出的主動(dòng)齒輪嚙合，該主動(dòng)齒輪將內(nèi)燃機(jī)2和電機(jī)3產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)功率傳送給此處未被進(jìn)一步示出的車輛的驅(qū)動(dòng)車輪18、19。構(gòu)造成齒輪副的傳動(dòng)級(jí)5、6、7，亦即內(nèi)燃機(jī)的可轉(zhuǎn)換擋位的傳動(dòng)比在此是如下選擇的:第一擋位(=傳動(dòng)級(jí)5)可以用作起步擋或者也可以用作最多為約40km/h的低速時(shí)的山區(qū)行駛擋，第二擋位(=傳動(dòng)級(jí)6)被設(shè)計(jì)為在可以產(chǎn)生穩(wěn)定的最高速度的條件下的行駛擋，以及第三擋位(=傳動(dòng)級(jí)7)被設(shè)計(jì)為比所述行駛擋具有更長設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)擋。構(gòu)造成齒輪副的傳動(dòng)級(jí)13、14，即電動(dòng)機(jī)的可轉(zhuǎn)換擋位的傳動(dòng)比在此是如下選擇的:第一擋位(=傳動(dòng)級(jí)14)被設(shè)計(jì)為傳動(dòng)短的動(dòng)力擋(Dynamikgang mit kurzerUebersetzung)以及第二擋位(=傳動(dòng)級(jí)13)被設(shè)計(jì)為適宜最高速的擋位。在功率側(cè)，驅(qū)動(dòng)裝置在此被設(shè)計(jì)為:借助內(nèi)燃機(jī)的額定功率可以產(chǎn)生穩(wěn)定的最高速度。在空車重量約為1200kg的典型的小型車輛和最高速度大于160km/h的情況下這意味著內(nèi)燃機(jī)的最小功率約為50kW。如果內(nèi)燃機(jī)的額定功率選擇得低的話(在此處介紹的情況中約為50kW)，那么電動(dòng)機(jī)的持續(xù)功率就應(yīng)該在內(nèi)燃機(jī)的額定功率范圍以內(nèi)。與此相反，如果內(nèi)燃機(jī)的額定功率選擇得較大的話，那么電動(dòng)機(jī)的峰值功率選擇與內(nèi)燃機(jī)的額定功率大約相等就足夠了。電動(dòng)機(jī)的峰值功率應(yīng)該被理解為一臺(tái)電動(dòng)機(jī)短時(shí)，通常在約10秒以上能夠輸出的功率。峰值功率典型地約為電動(dòng)機(jī)的持續(xù)功率的兩倍那么聞。利用在圖1中所示出的、按照本發(fā)明構(gòu)造的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1，原則上可以單純由內(nèi)燃機(jī)或者單純由電動(dòng)機(jī)或者在混合牽引中，就是說兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置聯(lián)合產(chǎn)生牽引車輛所需的牽引力矩。此外，該電動(dòng)機(jī)既可以電動(dòng)機(jī)方式也可以發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行，從而除了回收制動(dòng)能量之外還可以在內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷點(diǎn)提高時(shí)產(chǎn)生電能。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中已知的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:各驅(qū)動(dòng)裝置(動(dòng)力機(jī)組)可以彼此獨(dú)立地進(jìn)行控制，就是說內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)與電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)可以彼此獨(dú)立地調(diào)節(jié)。這樣，例如可以使內(nèi)燃機(jī)在其經(jīng)濟(jì)擋中運(yùn)行，而同時(shí)使電動(dòng)機(jī)在其動(dòng)力擋中運(yùn)行。這就保障了牽引車輛所需的“基本負(fù)荷”效率最佳化地通過內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生，而同時(shí)借助電動(dòng)機(jī)通過動(dòng)力擋的低速時(shí)的電動(dòng)機(jī)典型的瞬時(shí)特性(力矩特性)保障了高動(dòng)力。另外，電動(dòng)機(jī)通過可轉(zhuǎn)換的第二傳動(dòng)級(jí)13還可以直至車輛的最高速度為止保持接入在傳動(dòng)系中，這樣即使在很高速度的情況下也能夠通過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生牽引力矩或者在減速的情況中可以回收制動(dòng)能或者減速能。在現(xiàn)有技術(shù)的已知的I個(gè)擋位的方案中此處要么必須限制車輛的最高速度要么必須使電動(dòng)機(jī)分離。電動(dòng)機(jī)還可以通過兩個(gè)傳動(dòng)級(jí)效率最佳化地運(yùn)行。圖2示出的是圖1所示的混合動(dòng)力方案的一個(gè)變型。此處附加地設(shè)置有一根過橋軸20，該過橋軸能夠利用電機(jī)3的傳動(dòng)級(jí)14構(gòu)成內(nèi)燃機(jī)2的傳動(dòng)短的起步擋。設(shè)置在輸出軸16a上的傳動(dòng)級(jí)的齒輪組為此如在圖1中那樣被構(gòu)造成可轉(zhuǎn)換的空套齒輪。這種狀況也用作在停車狀態(tài)時(shí)通過電機(jī)3為(未被示出的)電池充電。作為在圖2中所示出的構(gòu)造的另一可選方案，電機(jī)也可以與過橋軸20耦聯(lián)接合。另外，在圖2所示出的實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)2的曲軸8可以通過一個(gè)離合器21與一個(gè)第二電機(jī)22耦聯(lián)，該電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)例如可以是空調(diào)器壓縮機(jī)的輔助裝置23。 在圖3中示出的是本發(fā)明的另一個(gè)3-軸-構(gòu)造的實(shí)施方式，其中，所述的3根軸被彼此軸向平行地布置。其構(gòu)造和作用原理與上面的實(shí)施方式的設(shè)計(jì)相符，設(shè)計(jì)為起步擋和山區(qū)行駛擋的內(nèi)燃機(jī)的第一傳動(dòng)級(jí)VMl在此通過共同使用經(jīng)由EMl的電動(dòng)機(jī)的分變速器，即通過齒輪5a、5b、5c和14得以構(gòu)成。在此處還可以附加地設(shè)置一個(gè)在傳動(dòng)側(cè)布置于VMl與VM2之間的第四擋位VM1/2，在該擋位中電動(dòng)機(jī)的分變速器的共同使用是經(jīng)由EM2的，即經(jīng)由5a、5b、5c和13。不過在這種帶有擋位選擇VMl或者VM1/2的情況中，已經(jīng)不能再與內(nèi)燃機(jī)無關(guān)地對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，而是為了擋位選擇VMl還需要一個(gè)擋位選擇EMl以及為了擋位選擇VM1/2還需要擋位選擇EM2。在圖3中所示出的本發(fā)明的實(shí)施方式中還可以進(jìn)行停車充電，就是說在車輛的停車狀態(tài)中借助由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的發(fā)電方式運(yùn)行對(duì)電能儲(chǔ)存器進(jìn)行充電。在圖3中附加地示出一個(gè)設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)與扭矩疊加裝置的扭矩輸入端之間的起步離合器AK,該起步離合器的作用是:允許通過VMl利用內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)起步。
權(quán)利要求
1.機(jī)動(dòng)車用、特別是轎車用的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(I)，其包括: -內(nèi)燃機(jī)(2)， _電機(jī)(3),和 -扭矩疊加裝置(4)，借助該扭矩疊加裝置，能夠?qū)⒂蓛?nèi)燃機(jī)(2)提供的扭矩與由電機(jī)(3)提供的扭矩相疊加，其中，所述扭矩疊加裝置(4)具有第一和第二扭矩輸入端(12，8)和一扭矩輸出端(16)以及第一傳動(dòng)裝置(13,14)和第二傳動(dòng)裝置(5,6, 7), 并且，電機(jī)(3)能夠與第一扭矩輸入端(12)耦聯(lián)以及內(nèi)燃機(jī)(2)能夠與第二扭矩輸入端(8)耦聯(lián)，其中，第一扭矩輸入端(12)與第一傳動(dòng)裝置(13，14)相連接以及第二扭矩輸入端(8 )與第二傳動(dòng)裝置(5，6，7 )相連接，各傳動(dòng)裝置(5，6，7 ; 13，14 )分別在輸出側(cè)與所述扭矩輸出端(16)相耦聯(lián)， 其特征在于:兩個(gè)傳動(dòng)裝置中的至少一個(gè)具有至少兩個(gè)能夠交替調(diào)選的傳動(dòng)級(jí)(5，6，7 ;13，14)。
2.如權(quán)利要求1所述的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:兩個(gè)傳動(dòng)裝置分別具有至少兩個(gè)能夠交替調(diào)選的傳動(dòng)級(jí)(5，6，7 ;13，14)。
3.如權(quán)利要求1或2之任一項(xiàng)所述的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:第二傳動(dòng)裝置(5至7)具有兩個(gè)至四個(gè)、特別是正好三個(gè)能夠交替調(diào)選的傳動(dòng)級(jí)(5，6，7)。
4.如權(quán)利要求1至3之任一項(xiàng)所述的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:第二傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)級(jí)是按照下述方式設(shè)計(jì)的:一個(gè)傳動(dòng)級(jí)構(gòu)造為適合最高速度的行駛擋以及另一傳動(dòng)級(jí)構(gòu)造為經(jīng)濟(jì)擋。
5.如權(quán)利要求4所述的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:第二傳動(dòng)裝置中的另一傳動(dòng)級(jí)構(gòu)造為起步擋。
6.如權(quán)利要求1至5之任一項(xiàng)所述的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:第一傳動(dòng)裝置具有正好兩個(gè)能夠交替調(diào)選的傳動(dòng)級(jí)(13，14)，其中，較長設(shè)計(jì)的傳動(dòng)級(jí)優(yōu)選設(shè)計(jì)為車輛的適合最高速度的擋位。
7.如權(quán)利要求1至6之任一項(xiàng)所述的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(I)，其特征在于:該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(I)具有正好一個(gè)產(chǎn)生車輛牽弓丨力的電機(jī)(3 )。
8.如權(quán)利要求1至7之任一項(xiàng)所述的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(I)，其特征在于:扭矩疊加裝置的扭矩輸出端構(gòu)造為帶有輸出齒輪級(jí)(16 )的輸出軸，其中，所述輸出齒輪級(jí)(16 )優(yōu)選直接與機(jī)動(dòng)車的受驅(qū)動(dòng)車軸的差速器連接。
9.如前述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(I)，其特征在于:扭矩疊加裝置(4)包括三根軸，其中，第一軸與第一扭矩輸入端相連接，第二軸與第二扭矩輸入端相連接以及第三軸與扭矩輸出端相連接，并且，各傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)級(jí)被構(gòu)造成圓柱齒輪組，這些圓柱齒輪組設(shè)置在相應(yīng)的各軸上。
10.如權(quán)利要求9所述的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(1)，其特征在于:第二傳動(dòng)裝置的起步擋和/或第二傳動(dòng)裝置的附加的、構(gòu)造成中間擋的行駛擋通過對(duì)圓柱齒輪組的多重使用得以實(shí)現(xiàn)。
11.如權(quán)利要求 2至10之任一項(xiàng)所述的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(I)，其特征在于:為了轉(zhuǎn)換傳動(dòng)級(jí)(5-7 ;13，14)而設(shè)置有轉(zhuǎn)換元件(9，10，15)。
12.如權(quán)利要求11所述的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(I)，其特征在于:每個(gè)傳動(dòng)級(jí)(5-7;13，14)都配置有同步裝置。
13.如前述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(1)，其特征在于:內(nèi)燃機(jī)的額定功率等于或者大于在機(jī)動(dòng)車最高速度時(shí)的功率需求，電動(dòng)機(jī)的峰值功率大于內(nèi)燃機(jī)的額定功率的80%。
14.如權(quán)利要求13所述的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(I)，其特征在于:內(nèi)燃機(jī)的額定功率最大為在機(jī)動(dòng)車最高速度時(shí)的功率需求的 1.5倍，電動(dòng)機(jī)的持續(xù)功率大于內(nèi)燃機(jī)的額定功率的80%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其包括內(nèi)燃機(jī)，電機(jī)和扭矩疊加裝置，借助該扭矩疊加裝置，能夠?qū)⒂蓛?nèi)燃機(jī)提供的扭矩與由電機(jī)提供的扭矩相疊加，其中，所述扭矩疊加裝置具有第一和第二扭矩輸入端和一個(gè)扭矩輸出端。電機(jī)能夠通過第一傳動(dòng)裝置與第一扭矩輸入端耦聯(lián)以及內(nèi)燃機(jī)能夠通過第二傳動(dòng)裝置與第二扭矩輸入端耦聯(lián)。
文檔編號(hào)B60K6/48GK103153668SQ201180044114
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者K·芬克, D·施利希特, M·弗爾格, N·道恩, A-W·奧特, M·烏爾巴內(nèi)克, B·霍斯, L·諾伊曼 申請(qǐng)人:寶馬股份公司