DE10004812A1 - Getriebe, Fahrzeug, Hybrid-Fahrzeug und Steuereinheit dafür - Google Patents

Abstract

Es wird ein Getriebe offenbart, das einen ersten Kraftübertragungsweg zum Übertragen einer Ausgangsleistung einer Kraftmaschine 11 an eine Fahrzeugantriebswelle 15 über ein mit einem Elektromotor B13 verbundenes Planetengetriebe 18, einen zweiten Kraftübertragungsweg zum Übertragen der Ausgangsleistung der Kraftmaschine 11 an die Fahrzeugantriebswelle 15 über Zahnräder 16 und 17 sowie eine Kraftübertragungs-Umschalteinrichtung zum Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Kraftübertragungsweg umfaßt. In einem Hybrid-Fahrzeug, in dem eine Kraftmaschine, ein Elektromotor und ein Generator mit einem Planetengetriebe verbunden sind, wird ein durch den Generator verursachter Nachlaufverlust in dem Fall, in dem die Kraftmaschine anhält und das Fahrzeug lediglich mit dem Elektromotor fährt, vermieden. Bei einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit wird verhindert, daß elektrische Energie zum Anhalten der Drehung des Generators verbraucht wird. Ferner ist die Drehmomentunterstützung durch den Generator nicht durch Beschränkungen des Planetengetriebes beschränkt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe, das aus einem Elektromotor, einem Differentialmechanismus und einem Kraftkopplungsmechanismus aufgebaut ist, sowie auf ein Fahrzeug, das es verwendet.

Ein Hybridfahrzeug, das die Antriebskraft eines Elektro­ motors nutzt, ist als ein Antriebssystem bekannt, das einen niedrigen Leistungsverbrauch einer Kraftmaschine erzielen kann.

Bezüglich des Hybrid-Fahrzeugs ist ein System vorgeschla­ gen worden, das zwei Elektromotoren und ein Planetenge­ triebe verwendet. Beispielsweise ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 7-135701 ein Verfahren beschrieben, in dem eine Steuerung durch einen Generator erfolgt, so daß eine Antriebskraft einer Kraftmaschine in ein Planetengetriebe eingegeben wird und das Fahrzeug durch eine Antriebskraft angetrieben wird, die von einer Abtriebswelle des Planetengetriebes erhalten wird.

In dem obigen Verfahren werden von drei konstitutiven Zahnrädern des Planetengetriebes andere Zahnräder als ein mit einer Welle der Kraftmaschine verbundenes Zahnrad bezüglich ihrer Drehzahl so gesteuert, daß das mit der Kraftmaschinenwelle verbundene Zahnrad angehalten wird, wodurch eine Fahrt des Fahrzeugs lediglich mit einem Elektromotor verwirklicht wird.

Bei einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit wird eine Welle des Generators elektrisch fixiert und wird die Antriebs­ kraft der Kraftmaschine an eine Fahrzeugantriebswelle über die anderen Zahnräder im Planetengetriebe, die von dem mit der Kraftmaschinenwelle verbundenen Zahnrad verschieden sind, übertragen.

In dem obigen Verfahren tritt jedoch ein Verlust aufgrund einer Nachlaufdrehung des Generators während der Fahrt des Fahrzeugs mit dem Elektromotor auf, was einen Ver­ brauch an Leistung des antreibenden Elektromotors zur Folge hat.

Bei einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit wird darüber hinaus elektrische Energie zum Anhalten der Drehung des Generators verbraucht.

Ferner wird eine Drehmomentunterstützung durch den Gene­ rator aufgrund einer auf dem Planetengetriebe basierenden Beschränkung eingeschränkt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die obengenannten Nachteile zu beseitigen, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, durch Verringern eines Ver­ lusts und eines elektrischen Verlusts, die beide durch die Nachlaufdrehung eines Elektromotors in einem Fahr­ zeug, das eine Kraftmaschine und den Elektromotor be­ sitzt, verursacht werden, einen hohen Wirkungsgrad zu erhalten und zu ermöglichen, eine Drehmomentunterstützung durch einen Generator unabhängig von der Fahrgeschwindig­ keit zu bewerkstelligen.

Die obige Aufgabe wird gelöst durch ein Getriebe, das umfaßt: einen ersten Kraftübertragungsweg zum Übertragen von Ausgangsleistung einer Brennkraftmaschine an eine Fahrzeugantriebswelle über einen Differentialmechanismus, in dem Leistung einer Elektrodrehmaschine an eines von Drehelementen übertragen wird; einen zweiten Kraftüber­ tragungsweg zum Übertragen der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine an die Fahrzeugantriebswelle über Zahnräder; und eine Kraftübertragungs-Umschalteinrichtung zum Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Kraftübertragungsweg.

Die obige Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einer Elektrodrehma­ schine, wobei das Fahrzeug umfaßt: eine Fahrzeugantriebs­ welle, an der wenigstens ein Hochgeschwindigkeitszahnrad und ein Niedergeschwindigkeitszahnrad befestigt sind; ein Planetengetriebe mit wenigstens drei Drehelementen, wovon ein erstes Drehelement mit dem Niedergeschwindigkeits­ zahnrad und ein zweites Drehelement mit einer Drehwelle der Elektrodrehmaschine verbunden sind; und eine Klauen­ kupplung mit wenigstens drei Drehelementen, wovon ein erstes Drehelement mit einer Drehwelle der Brennkraftma­ schine verbunden ist, ein zweites Drehelement mit dem Hochgeschwindigkeitszahnrad verbunden ist und ein drittes Drehelement mit einem dritten Drehelement des Planetenge­ triebes verbunden ist; wobei die Klauenkupplung einen Mechanismus zum wahlweisen Verbinden seines ersten Dreh­ elements mit seinem zweiten oder seinem dritten Drehele­ ment und zum Versetzen des ersten Drehelements in den Leerlauf relativ zum zweiten und zum dritten Drehelement.

Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotorgene­ rator, wobei das Fahrzeug umfaßt: einen ersten Kraftüber­ tragungsweg zum Übertragen einer Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine an eine Fahrzeugantriebswelle über einen Differentialmechanismus, in dem Leistung des Elek­ tromotorgenerators an eines von Drehelementen übertragen wird; einen zweiten Kraftübertragungsweg zum Übertragen der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine an die Fahr­ zeugantriebswelle über Zahnräder; und eine Klauenkupplung zum Umschalten zwischen einer ersten Betriebsart, in der der erste Kraftübertragungsweg gewählt ist, einer zweiten Betriebsart, in der der zweite Kraftübertragungsweg gewählt ist, und einer Leerlaufbetriebsart, in der die Brennkraftmaschine vom ersten und vom zweiten Kraftüber­ tragungsweg getrennt ist.

Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Hybrid- Fahrzeug, das umfaßt: eine Brennkraftmaschine; mehrere Elektrodrehmaschinen; einen ersten Antriebsweg, über den eine Ausgangsleistung, die durch Addition einer Ausgangs­ leistung der Brennkraftmaschine und einer Ausgangslei­ stung der ersten Elektrodrehmaschine erhalten wird, an eine Fahrzeugantriebswelle übertragen wird; einen zweiten Antriebsweg, über den eine Ausgangsleistung, die durch Subtrahieren entweder der Ausgangsleistung der Brenn­ kraftmaschine von der Ausgangsleistung der zweiten Elek­ trodrehmaschine oder umgekehrt erhalten wird, an die Fahrzeugantriebswelle übertragen wird; und eine Einrich­ tung zum Wählen entweder des ersten oder des zweiten Antriebswegs.

Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Steuer­ einheit, die in einem Hybrid-Fahrzeug vorgesehen ist, wobei das Hybrid-Fahrzeug umfaßt: eine Brennkraftma­ schine; eine Elektrodrehmaschine; eine Fahrzeugantriebs­ welle, an der wenigstens ein Hochgeschwindigkeitszahnrad und ein Niedergeschwindigkeitszahnrad befestigt sind; ein Planetengetriebe mit wenigstens drei Drehelementen, wovon ein erstes Drehelement mit dem Niedergeschwindigkeits­ zahnrad verbunden ist und ein zweites Drehelement mit einer Drehwelle eines Elektromotorgenerators verbunden ist; und eine Klauenkupplung mit wenigstens drei Drehele­ menten, wovon ein erstes Drehelement mit einer Drehwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, ein zweites Dreh­ element mit dem Hochgeschwindigkeitszahnrad verbunden ist und ein drittes Drehelement mit einem dritten Drehelement des Planetengetriebes verbunden ist; wobei die Klauen­ kupplung einen Mechanismus besitzt zum wahlweisen Verbin­ den seines ersten Drehelements mit seinem zweiten oder mit seinem dritten Drehelement und zum Versetzen des ersten Drehelements in den Leerlauf relativ zum zweiten oder zum dritten Drehelement, wobei die Drehzahl des dritten Drehelements in der Klauenkupplung in Überein­ stimmung mit einer erfaßten Drehzahl der Fahrzeugan­ triebswelle und durch Steuern der Drehzahl der Elek­ trodrehmaschine gesteuert wird und wobei die ersten und dritten Drehelemente in der Klauenkupplung miteinander verbunden sind, wenn die Drehzahlen der beiden genannten Elemente im wesentlichen übereinstimmen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 veranschaulicht eine Systemkonfiguration eines Hybrid-Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfin­ dung;

Fig. 2 ist ein Ablaufplan einer Elektromotorantrieb- Betriebsart in der in Fig. 1 veranschaulichten Systemkon­ figuration;

Fig. 3 ist ein Ablaufplan in Verbindung mit dem Anlassen einer Brennkraftmaschine in der in Fig. 1 veranschaulich­ ten Systemkonfiguration;

Fig. 4 veranschaulicht Funktionsweisen von Komponenten zum Zeitpunkt des Anlassens der Brennkraftmaschine in der in Fig. 1 gezeigten Systemkonfiguration;

Fig. 5 ist ein Ablaufplan in einer elektrischen Schaltbe­ triebsart in der in Fig. 1 veranschaulichten Systemkonfi­ guration;

Fig. 6 ist ein Ablaufplan in einer OD-Betriebsart in der in Fig. 1 veranschaulichten Systemkonfiguration;

Fig. 7 ist ein Zeitablaufplan in der in Fig. 1 veran­ schaulichten Systemkonfiguration;

Fig. 8 veranschaulicht eine Systemkonfiguration eines Hybrid-Fahrzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 veranschaulicht eine Systemkonfiguration eines Hybrid-Fahrzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 veranschaulicht eine Systemkonfiguration eines Hybrid-Fahrzeugs gemäß einer nochmals weiteren Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 veranschaulicht eine Systemkonfiguration eines Hybrid-Fahrzeugs gemäß einer nochmals weiteren Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 veranschaulicht eine Systemkonfiguration eines Hybrid-Fahrzeugs gemäß einer nochmals weiteren Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 veranschaulicht eine Systemkonfiguration eines Hybrid-Fahrzeugs gemäß einer nochmals weiteren Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 veranschaulicht eine Systemkonfiguration eines Hybrid-Fahrzeugs gemäß einer nochmals weiteren Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 15 veranschaulicht eine Systemkonfiguration eines Hybrid-Fahrzeugs gemäß einer nochmals weiteren Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 veranschaulicht eine Systemkonfiguration eines Hybrid-Fahrzeugs gemäß einer nochmals weiteren Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 17 veranschaulicht eine Systemkonfiguration eines Hybrid-Fahrzeugs gemäß einer nochmals weiteren Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nun werden mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung Ausfüh­ rungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 1 veranschaulicht ein Fahrzeug, in dem die vorlie­ gende Erfindung ausgeführt ist und in dem ein Getriebe gemäß der Erfindung montiert ist. In dieser Figur ist eine Kraftmaschine 11 eine Brennkraftmaschine. Die Brenn­ kraftmaschine bezeichnet eine Kraftmaschine, in der ein Verbrennungsgas ein Arbeitsfluid ist. Beispiele hiervon umfassen eine Kolbenkraftmaschine, eine Umlaufmaschine, eine Gasturbine und ein Strahltriebwerk. Die in dieser Ausführungsform verwendete Kraftmaschine ist eine Kolben­ kraftmaschine.

Die Elektromotoren A12 und B13 geben, wenn an sie elek­ trische Energie gegeben wird, kinetische Energie ab, während sie, wenn an sie kinetische Energie gegeben wird, diese in elektrische Energie umsetzen. Mit einer Fahrzeugantriebswelle 15 sind Räder 14 verbunden.

Ein kraftmaschinenseitiges Hochgeschwindigkeitszahnrad 16 ist ein Eingriffzahnrad, außerdem ist ein fahrzeugseiti­ ges Hochgeschwindigkeitszahnrad 17 ein Eingriffzahnrad, das mit dem Zahnrad 16 in Eingriff ist. Das fahrzeugsei­ tige Hochgeschwindigkeitszahnrad 17 ist an der Fahrzeug­ antriebswelle 15 befestigt.

Ein Planetengetriebe 18 mit Differentialfunktion ist aus einem Sonnenrad 18s, einem Planetenträger 18p und einem Hohlrad 18r gebildet. Ein fahrzeugseitiges Niederge­ schwindigkeitszahnrad 19 ist ein Eingriffzahnrad und mit dem Hohlrad 18r im Planetengetriebe 18 in Eingriff. Das fahrzeugseitige Niedergeschwindigkeitszahnrad 19 ist am Fahrzeugantriebszahnrad 15 befestigt.

Eine Klauenkupplung 20 hat die Funktion des Verbindens einer Kraftmaschinenabtriebswelle 21 mit dem kraftmaschi­ nenseitigen Hochgeschwindigkeitszahnrad 16 oder mit dem Planetenträger 18p im Planetengetriebe 18 oder des Ver­ setzens dieser Welle in den Leerlauf. Die Klauenkupplung 20, die im allgemeinen einer Kupplung entspricht, ist aus einem Getriebezug gebildet. Mit der Klauenkupplung können zu koppelnde Komponenten mit geringer Leistung gekoppelt werden, falls beide Komponenten die gleiche Drehzahl besitzen.

Die Klauenkupplung 20 ist gebildet aus einem kraftmaschi­ nenseitigen Übertragungselement 20c, das mit der Kraftma­ schinenabtriebswelle verbunden ist, einem hochdrehzahl­ seitigen Übertragungselement 20h, das mit dem kraftma­ schinenseitigen Hochgeschwindigkeitszahnrad 16 verbunden ist, und einem niederdrehzahlseitigen Übertragungselement 201, das mit dem Planetenträger 18p verbunden ist. Das kraftmaschinenseitige Übertragungselement 20c ist zwi­ schen dem hochdrehzahlseitigen Übertragungselement 20h und dem niederdrehzahlseitigen Übertragungselement 20l angeordnet. Das kraftmaschinenseitige Hochgeschwindig­ keitszahnrad 16 und das hochdrehzahlseitige Übertragungs­ element 20h sind über ein Hohlrohr miteinander verbunden, wobei die Kraftmaschinenabtriebswelle 21 durch das Hohl­ rohr verläuft. Die Brennkraftmaschinenabtriebswelle 21 kann verkürzt werden, indem das kraftmaschinenseitige Übertragungselement 20e zwischen dem hochdrehzahlseitigen Übertragungselement 20h und dem niederdrehzahlseitigen Übertragungselement 20l angeordnet wird. Die Gesamtlänge der Klauenkupplung 20 ist gering, so daß die Klauenkupp­ lung einfacher montiert werden kann.

Der Elektromotor A12 ist mit der Fahrzeugantriebswelle 15 verbunden, während der Elektromotor B13 mit dem Sonnenrad 18s des Planetengetriebes 18 verbunden ist. Eine Elektro­ motor-Steuereinheit 22, die die Elektromotoren A12 und B13 steuert, wird mit Energie von einer Batterie 23 versorgt. Die Klemmvorrichtung 24 hat die Funktion des Anhaltens der Drehung des niederdrehzahlseitigen Übertra­ gungselements 20l und des Festhaltens dieses Elements. Im allgemeinen wird als Klemmvorrichtung eine Bandbremse oder eine Mehrscheibenkupplung verwendet, in einem Hy­ brid-Fahrzeug, das keine spezielle Öldruckquelle besitzt, ist es jedoch wünschenswert, eine Klemmvorrichtung zu verwenden, die mit elektrischer Energie, beispielsweise unter Verwendung eines Elektromotors, angetrieben wird.

Eine Verbindungszustand-Erfassungsvorrichtung 25 beur­ teilt einen Verbindungszustand einer Kraftübertragung- Schalteinrichtung. Eine Drehzahl-Erfassungsvorrichtung 26 erfaßt die Drehzahl des niederdrehzahlseitigen Übertra­ gungselements 20l oder des Planetenträgers 18p im Plane­ tengetriebe 18. Die Drehzahl des Planetenträgers 18p kann auch anhand der Drehzahl des Elektromotors A12 oder anhand derjenigen des Elektromotors B13 erhalten werden. Eine Klemmzustand-Erfassungsvorrichtung 27 beurteilt den Zustand der Klemmvorrichtung 24.

Das Getriebe gemäß der in Fig. 1 veranschaulichten Konfi­ guration besitzt die folgenden Merkmale.

Zunächst kann ein Fahrzeug verwirklicht werden, das mit hohem Wirkungsgrad und niedrigem Kraftstoffverbrauch fährt.

In dem Fall, in dem das Fahrzeug allein mit dem Elektro­ motor A12 angetrieben wird, kann ein Verlust während der Fahrt des Fahrzeugs verringert werden, indem das kraftma­ schinenseitige Übertragungselement 20e in einem Leerlauf­ zustand gehalten wird. Das Drehmoment des Elektromotors A12 wird an das Planetengetriebe 18 über das Zahnrad 19 übertragen, ein Verlust, der durch die Nachlaufdrehung des Elektromotors B13 verursacht wird, ist jedoch nahezu null.

Indem das kraftmaschinenseitige Übertragungselement 20e im Leerlauf gehalten wird, ist das Trägheitsmoment des Planetenträgers 18p im Planetengetriebe 18 lediglich zahnradbasiert, während das Trägheitsmoment des Sonnenra­ des 18s groß ist, weil mit ihm der Elektromotor B13 verbunden ist. Im Planetengetriebe 18 wird daher der Planetenträger 18p mit geringem trägheitsbasierten Wider­ stand aufgrund des Drehmomentgleichgewichts gedreht, während das Sonnenrad 18s weiterhin in Ruhe bleibt. Da der Elektromotor B13 ausgeschaltet ist, ist ein Verlust, der durch die Nachlaufdrehung des Elektromotors B13 mit der Drehung des Elektromotors A12 verursacht wird, nahezu null, wobei das Drehmoment des Elektromotors A12 wirksam an die Räder übertragen werden kann. Außerdem ist ein elektrischer Verlust nahezu null, da es nicht notwendig ist, an den Elektromotor B13 elektrischen Strom zu lie­ fern.

Wenn das Fahrzeug durch die Ausgangsleistung der Kraftma­ schine angetrieben wird, kann die Fahrt des Fahrzeugs mit reduziertem Verlust auch dadurch bewerkstelligt werden, daß das kraftmaschinenseitige Übertragungselement 20e mit dem hochdrehzahlseitigen Übertragungselement 20h gekop­ pelt gehalten wird.

Da sich das kraftmaschinenseitige Übertragungselement 20e in einem gekoppelten Zustand mit dem hochdrehzahlseitigen Übertragungselement 20h befindet, wird die Antriebskraft der Kraftmaschine 11 über ein Paar Zahnräder, die das kraftmaschinenseitige Hochgeschwindigkeitszahnrad 16 und das fahrzeugseitige Hochgeschwindigkeitszahnrad 17 sind, wirksam an die Räder übertragen.

Da die Fahrgeschwindigkeit hoch ist und die Last groß ist, kann die Kraftmaschine 11 in einem Bereich mit hohem Wirkungsgrad verwendet werden. Da darüber hinaus das niederdrehzahlseitige Übertragungselement 20l in einem lastfreien Zustand ist, ist der Elektromotor B13 ausge­ schaltet und sind der Nachlaufverlust und ein elektri­ scher Verlust nahezu null.

Zweitens kann die Beschleunigungsleistung verbessert werden.

Wenn in einer Elektromotorantrieb-Betriebsart, in der das Fahrzeug durch den Elektromotor A12 angetrieben wird, ein Drehmoment, das höher als ein zulässiges Drehmoment des Elektromotors A12 ist, angefordert wird, kann das Drehmo­ ment des Elektromotors B13 an die Fahrzeugantriebswelle 15 übertragen werden, indem das niederdrehzahlseitige Übertragungselement 20l unter Verwendung der Klemmvor­ richtung 24 fixiert wird.

Falls dann, wenn die Kraftmaschine 11 in Betrieb ist, ein Drehmoment, das größer als die Summe aus einem zulässigen Drehmoment der, Kraftmaschine 11 und demjenigen des Elek­ tromotors A12 ist, angefordert wird, kann in ähnlicher Weise das Drehmoment des Elektromotors B13 an die Fahr­ zeugantriebswelle 15 übertragen werden, indem das nieder­ drehzahlseitige Übertragungselement 20l unter Verwendung der Klemmvorrichtung 24 fixiert wird.

Da der Elektromotor B13 mit dem Sonnenrad 18s im Plane­ tengetriebe 18 verbunden ist, wird das vom Elektromotor B13 erzeugte Drehmoment verstärkt und an das Fahrzeug übertragen. Daher kann als Elektromotor B13 ein Elektro­ motor mit kleiner Kapazität gewählt werden. Da außerdem die Drehmomentunterstützung durch den Elektromotor B13 geschehen kann, ist es möglich, auch für den Elektromotor A12 einen Elektromotor mit kleiner Kapazität zu verwen­ den.

Drittens ist es möglich, eine Leistungserzeugung mit hohem Wirkungsgrad auszuführen.

Da die Elektromotoren A12 und B13 Drehmoment jeweils unabhängig beisteuern können, ist es umgekehrt auch möglich, in unabhängiger Weise Drehmoment zu absorbieren und Leistung zu erzeugen.

Wenn die Kapazität der Batterie 23 äußerst niedrig ist, wird das niederdrehzahlseitige Übertragungselement 20l durch die Klemmvorrichtung 24 fixiert und wird die Lei­ stungserzeugung durch beide Elektromotoren A12 und B13 ausgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kraftmaschine 11 zu einem Betrieb mit hoher Last gezwungen, wobei, da auf seiten hoher Last der Kraftmaschine ein Bereich mit hohem Wirkungsgrad liegt, bei der Leistungserzeugung ein hoher Gesamtwirkungsgrad erhalten wird. Darüber hinaus kann ein hohes Drehmoment durch regeneratives Bremsen erhalten werden, da es möglich ist, gleichzeitig mit beiden Elek­ tromotoren ein regeneratives Bremsen auszuführen. Somit wird ein hoher Energierückgewinnungs-Wirkungsgrad er­ zielt.

Viertens kann das Fahrzeug selbst bei Ausfall eines Elektromotors fahren.

Falls der Elektromotor A12 ausfällt und somit keine Ausgangsleistung liefert, wird der Planetenträger 18p im Planetengetriebe 18 durch die Klemmvorrichtung 24 fi­ xiert, so daß das Fahrzeug mit dem Drehmoment des Elek­ tromotors B13 fahren kann.

Um die Kraftmaschine 11 in einem Ruhezustand des Fahr­ zeugs anzulassen, wird das kraftmaschinenseitige Übertra­ gungselement 20e mit dem hochdrehzahlseitigen Übertra­ gungselement 20h verbunden und wird das Drehmoment des Elektromotors B13 über die Hochgeschwindigkeitszahnräder 16 und 17 an eine Kurbelwelle der Kraftmaschine übertra­ gen, um ein Anlassen auszuführen. Das Anlassen kann auch durch Verbinden des kraftmaschinenseitigen Übertragungs­ elements 20e mit dem niederdrehzahlseitigen Übertragungs­ element 20l und durch Ausrücken der Klemmvorrichtung 24 ausgeführt werden.

Falls der Elektromotor B13 ausfällt und somit keine Ausgangsleistung liefert, wird das kraftmaschinenseitige Übertragungselement 20e in den Leerlauf versetzt und kann das Fahrzeug mit dem Drehmoment des Elektromotors A12 fahren. Zu diesem Zeitpunkt ist das kraftmaschinenseitige Übertragungselement 20e mit dem hochdrehzahlseitigen Übertragungselement 20h verbunden und wird das Drehmoment des Elektromotors A12 über die Hochgeschwindigkeitszahn­ räder 16 und 17 an die Kurbelwelle der Kraftmaschine übertragen, um ein Anlassen auszuführen, wodurch die Kraftmaschine 11 ihren Betrieb beginnt.

Falls aufgrund eines Fehlers beider Elektromotoren A12 und B13 keine Ausgangsleistung erhalten wird, wird das kraftmaschinenseitige Übertragungselement 20e in den Leerlauf versetzt, falls das Fahrzeug fährt, wodurch das Fahrzeug sicher angehalten werden kann, ohne die Kraftma­ schine 11 anzuhalten.

Die folgende Beschreibung ist auf ein grundlegendes Verarbeitungsverfahren zum Steuern der Kraftmaschine 11 und der Elektromotoren A12 und B13 in jeder Betriebsart gerichtet.

Fig. 2 ist ein erläuterndes Diagramm für eine Elektromo­ torantrieb-Betriebsart, die zum Anlassen und für eine Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit gewählt wird.

Im Schritt 41 wird anhand der Betriebsbedingungen und einer verbleibenden Batteriekapazität die Betriebsart mit höchstem Wirkungsgrad gewählt.

Im Schritt 42 wird sichergestellt, daß die Elektromotor­ antrieb-Betriebsart gewählt worden ist. Die Betriebsart- Identifizierungsoperation im Schritt 42 kann weggelassen werden, sie kann jedoch als Hinweis für den Fahrer des Fahrzeugs verwendet werden.

Im Schritt 43 wird das kraftmaschinenseitige Übertra­ gungselement 20e in den Leerlauf versetzt, wenn sicherge­ stellt worden ist, daß die gewählte Betriebsart die Elektromotorantrieb-Betriebsart ist. Diese Identifizie­ rungsoperation kann durch die Verbindungszustand-Erfas­ sungsvorrichtung 25 erfaßt werden.

Im Schritt 44 wird der Zustand der Kraftmaschine 11 geprüft. Falls festgestellt wird, daß die Kraftmaschine ausgeschaltet äst, geht der Verarbeitungsablauf weiter zum Schritt 47. Falls jedoch die Kraftmaschine 11 in Betrieb ist, geht der Ablauf weiter zum Schritt 45, in dem die Kraftstoffversorgung unterbrochen wird. Die Kraftmaschine ist in einem lastfreien Zustand, da das kraftmaschinenseitige Übertragungselement 20e im Leerlauf ist. Falls die Kraftstoffversorgung unterbrochen wird, hält der Betrieb der Kraftmaschine aufgrund ihrer eigenen Reibung und ihrer Verdichtungsarbeit an.

Durch Unterbrechen der Kraftstoffversorgung der Kraftma­ schine 11 gleichzeitig zum Versetzen des kraftmaschinen­ seitigen Übertragungselements 20e in den Leerlauf ist es möglich, ein Hochfahren der Kraftmaschine sowie Schwin­ gungen, die durch eine Änderung des Drehmoments verur­ sacht werden, die einer Fehlzündung zugeschrieben werden kann, zu verhindern. Das Auftreten von Schwingungen und ein Hochfahren der Kraftmaschine kann auch durch allmäh­ liches Absenken der Kraftstoffzufuhr bis zu dem Zeitpunkt direkt vor dem Versetzen des kraftmaschinenseitigen Übertragungselements 20e in den Leerlauf während des Betriebs der Kraftmaschine 11 verhindert werden.

Im Schritt 46 wird der Stillstand der Kraftmaschine bestätigt und der Verarbeitungsablauf geht weiter zum Schritt 47, in dem eine Prüfung ausgeführt wird, um festzustellen, ob das angeforderte Drehmoment das zuläs­ sige Drehmoment des Elektromotors A12 übersteigt.

Falls eine Drehmomentunterstützung nicht erforderlich ist, geht der Ablauf weiter zum Schritt 48, in dem das Fahrzeug ausschließlich mit dem Elektromotor A12 fährt. Zu diesem Zeitpunkt wird im Planetengetriebe 18 das Sonnenrad 18s aufgrund des Drehmomentgleichgewichts zwischen den Zahnrädern fixiert, wobei ein Nachlaufver­ lust des Elektromotors B13 und ein elektrischer Verlust nahezu null sind.

Falls andererseits eine Drehmomentunterstützung erforder­ lich ist, geht der Ablauf zum Schritt 49, in dem die Drehzahl des Elektromotors B13 so gesteuert wird, daß die Drehzahl des kraftmaschinenseitigen Übertragungselements 20e den Wert null annimmt.

Im Schritt 50 wird das niederdrehzahlseitige Übertra­ gungselement 20l durch die Klemmvorrichtung 24 fixiert. Diese Operation kann durch die Klemmzustand-Erfassungs­ vorrichtung 27 bestätigt werden. Durch Fixieren des niederdrehzahlseitigen Übertragungselements 20l wird das Drehmoment des Elektromotors B13 übertragen und dabei vom Sonnenrad 18s zum Hohlrad 18r über das Planetenrad am Planetenträger 18p verstärkt. Danach geht die Verarbei­ tung weiter zum Schritt 51, in dem das Fahrzeug durch die beiden Elektromotoren A12 und B13 angetrieben wird.

Fig. 3 ist ein erläuterndes Diagramm für ein Anlassen der Kraftmaschine. Im Schritt 51 wird eine Kraftmaschinenan­ trieb-Betriebsart gewählt, woraufhin Schritt 52 folgt.

Wenn die Betriebsart mit Antrieb durch die Kraftmaschine 11 im Schritt 52 bestätigt wird, geht im Schritt 52 der Ablauf weiter zum Schritt 52, in dem ein Anlaßbefehl für die Kraftmaschine 11 ausgegeben wird.

Die Betriebsart-Identifizierungsoperation im Schritt 52 kann weggelassen werden, sie kann jedoch als Hinweis für den Fahrer des Fahrzeugs verwendet werden.

Im Schritt 53 wird der Zustand der Kraftmaschine 11 geprüft. Falls die Kraftmaschine 11 in Betrieb ist und das kraftmaschinenseitige Übertragungselement 20e nicht im Leerlauf ist, kehrt der Ablauf zum Schritt 51 zurück, in dem die Betriebsartwähloperation erneut ausgeführt wird. Falls die Kraftmaschine 11 ausgeschaltet ist, geht der Ablauf weiter zum Schritt 54, in dem ein Anlaßbefehl für die Kraftmaschine 11 ausgegeben wird.

Im Schritt 55 wird durch die Verbindungszustand-Erfas­ sungsvorrichtung 25 beurteilt, ob das kraftmaschinensei­ tige Übertragungselement 20e im Leerlauf ist oder nicht, wobei der Ablauf dann, wenn die Antwort negativ ist, zum Schritt 56 weitergeht, in dem das kraftmaschinenseitige Übertragungselement 20e in den Leerlauf versetzt wird.

Wenn von der Verbindungszustand-Erfassungsvorrichtung 25 erfaßt wird, daß das kraftmaschinenseitige Übertragungs­ element 20e im Leerlauf ist, geht der Ablauf weiter zum Schritt 57, in dem der Zustand der Klemmvorrichtung 24 durch die Klemmzustand-Erfassungsvorrichtung 27 geprüft wird. Falls die Klemmvorrichtung 24 gelöst ist, geht der Ablauf weiter zum Schritt 58, wenn hingegen die Klemmvor­ richtung 24 das niederdrehzahlseitige Übertragungselement 20l festklemmt, geht der Ablauf weiter zum Schritt 61.

Der Grund, weshalb der Zustand der Klemmvorrichtung 24 geprüft wird, ist, daß angenommen wird, daß die Kraftübertragungs-Schalteinrichtung eine Klauenkupplung ist. In der Klauenkupplung ist es bei verbundener Kraftübertragungs-Schalteinrichtung notwendig, daß die miteinander gekoppelten Komponenten die gleiche Drehzahl besitzen. Wenn die Klemmvorrichtung 24 das niederdreh­ zahlseitige Übertragungselement 20l festklemmt, kann das kraftmaschinenseitige Übertragungselement 20e, das an der Kraftmaschinenwelle angeordnet ist, mit dem niederdreh­ zahlseitigen Übertragungselement 20l verbunden sein.

Falls jedoch die Klemmvorrichtung 24 gelöst ist, d.h. falls der Planetenträger 18p im Planetengetriebe 18 im Leerlauf ist, muß eine Steuerung ausgeführt werden, um die Drehzahl des Planetenträgers 18p auf null zu reduzie­ ren.

In den Schritten 58 und 59 wird die Drehzahl des Elektro­ motors B13 so gesteuert, daß die Drehzahl des Planeten­ trägers 18p null wird. Diese Operation kann durch die Drehzahl-Erfassungsvorrichtung 26 geprüft werden.

Im Schritt 60 werden das niederdrehzahlseitige Übertra­ gungselement 20l auf seiten des Planetengetriebes und das kraftmaschinenseitige Übertragungselement 20e miteinander gekoppelt. Wenn festgestellt wird, daß die Klemmvorrich­ tung 24 in einem Klemmzustand ist, und der Ablauf zum Schritt 61 weitergegangen ist, wird das niederdrehzahl­ seitige Übertragungselement 20l sofort mit dem kraftma­ schinenseitigen Übertragungselement 20e gekoppelt und geht der Ablauf weiter zum Schritt 62, in dem der Klemm­ zustand des niederdrehzahlseitigen Übertragungselements 20l, durch die Klemmvorrichtung 24 gelöst wird.

Im Schritt 63 arbeitet der Elektromotor B13 als Anlasser zum Ausführen der Anlaßdrehung. Mit dem beigesteuerten Drehmoment des Elektromotors B13 wird dieses Drehmoment zum Anlassen der Kraftmaschine verwendet, wenn zur Kraft­ maschinenanlaß-Betriebsart gewechselt wird, so daß der das Fahrzeugdrehmoment unterstützende Drehmomentbetrag abnimmt. In diesem Fall erzeugt der Elektromotor A12 das dieser Abnahme entsprechende Drehmoment, um eine Änderung des Fahrzeugantriebsdrehmoments zu unterdrücken. Im Schritt 64 beginnt die Kraftmaschine zu arbeiten.

Das betrachtete System kann selbst in dem Fall verwirk­ licht werden, in dem die Klauenkupplung 20 eine Druck­ kupplung ist. Obwohl es im Fall einer Druckkupplung nicht notwendig ist, die Drehzahlen der Kraftübertragungs- Schaltkomponenten zu synchronisieren, ist für die Steue­ rung der Kraftübertragungs-Schaltkomponenten, die zum Zeitpunkt des Koppelns mit einer großen Kraft gekoppelt werden, eine große Kraft erforderlich. In der Klauenkupp­ lung genügt für die Kopplung eine sehr kleine Kraft, falls die zu koppelnden Komponenten die gleiche Drehzahl besitzen.

Fig. 4 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Drehzahl des Planetengetriebes zum Zeitpunkt des Anlassens der Kraft­ maschine. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, daß das Fahrzeug eine Geschwindigkeit 101 besitzt.

Zu Beginn läuft das Fahrzeug lediglich mit einem Elektro­ motor. Bei im Leerlauf befindlichem kraftmaschinenseiti­ gen Übertragungselement 20e und gelöster Klemmvorrichtung 24 hat der Planetenträger 18p eine Drehzahl 102, während das Sonnenrad 18s, mit dem der Elektromotor B13 verbunden ist, eine Drehzahl 103 besitzt und anhält.

Bei Ausgabe eines Kraftmaschinen-Anlaßbefehls dreht sich der Elektromotor B13 in einer zum Fahrzeug entgegenge­ setzten Richtung, wobei das Sonnenrad 18s eine Drehzahl 105 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt erreicht der Planeten­ träger 18p eine Drehzahl 104 und hält an.

Da die Kraftmaschine ausgeschaltet ist, werden das kraft­ maschinenseitige Übertragungselement 20e und das nieder­ drehzahlseitige Übertragungselement 20l zum gleichen Zeitpunkt gekoppelt, zu dem der Planetenträger 18p die Drehzahl 104 erreicht.

Anschließend dreht sich der Elektromotor B13 in der gleichen Richtung wie das Fahrzeug, wobei das Sonnenrad 18s eine Drehzahl 106 erreicht, mit der Folge, daß die Kraftmaschine 11 bei einer Drehzahl 107 in einen Anlaßzu­ stand gelangt und somit angelassen werden kann.

Da diese Beschreibung die Drehung des Planetengetriebes erläutert, stimmt die Drehrichtung der Kraftmaschine nicht stets mit der tatsächlichen Betriebsrichtung des Fahrzeugs, das ein Endzahnrad und ein Differentialge­ triebe enthält, überein.

Fig. 5 veranschaulicht eine elektrische Schaltbetriebs­ art. In dieser Betriebsart wird die Antriebskraft der Kraftmaschine durch den Differentialmechanismus in eine erzeugte Leistung und in eine Direktantriebskraft unter­ teilt, wobei die erzeugte Leistung als Antriebskraft an den Elektromotor A12, der mit der Fahrzeugantriebswelle 15 verbunden ist, geliefert wird. Durch Steuern des Gleichgewichts zwischen der Direktantriebskraft und der erzeugten Leistung wird es möglich, ein stufenloses Schalten auszuführen, während ein Betriebspunkt der Kraftmaschine fest bleiben kann.

Im Schritt 71 wird die elektrische Schaltbetriebsart gewählt, gefolgt von einem Schritt 72.

Wenn die elektrische Schaltbetriebsart im Schritt 72 bestätigt wird, wird ein Anlaßbefehl für die Kraftma­ schine 11 im Schritt 73 ausgegeben, um die Kraftmaschine 11 anzulassen.

Anschließend wird im Schritt 74 der Betriebszustand der Kraftmaschine 11 geprüft, wobei der Verarbeitungsablauf dann, wenn die Kraftmaschine ausgeschaltet ist, erneut zum Schritt 73 geht.

Falls die Kraftmaschine 11 momentan angelassen wird, geht der Ablauf weiter zum Schritt 75, in dem die Drehzahl des Elektromotors B13 gesteuert wird, um die Fahrgeschwindig­ keit zu bestimmen. Ein Fahrzeugantriebsdrehmoment wird durch Steuern des Drehmoments des Elektromotors A12 im Schritt 76 bestimmt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Elektromotor B13 in einem Leistungserzeugungszustand, wobei die erzeugte Leistung als Antriebskraft für den Elektromotor A12 verwendet wird.

In dieser Weise wird ein stufenloses Schalten verwirk­ licht. Bei Ausgabe einer Anforderung einer Fahrzeugan­ triebskraft geht der Ablauf zum Schritt 77, in dem die Ausgangsleistung der Kraftmaschine gesteuert wird.

Bei maximaler Fahrgeschwindigkeit in der elektrischen Schaltbetriebsart wird die erzeugte Leistung des Elektro­ motors B13 null, ist das Sonnenrad 18s im Planetenge­ triebe 18 durch den Elektromotor B13 elektrisch fixiert und wird die Antriebskraft der Kraftmaschine 11 an das Fahrzeug über den Planetenträger 18p, das Hohlrad 18r und ein fahrzeugseitiges Niedergeschwindigkeitszahnrad 19 übertragen.

Fig. 6 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Schongang- Betriebsart (OD-Betriebsart).

In der OD-Betriebsart wird die Antriebskraft der Kraftma­ schine an das Fahrzeug mit einem Übersetzungsverhältnis übertragen, das kleiner als das minimale Übersetzungsver­ hältnis ist, das in der elektrischen Schaltbetriebsart verwirklicht werden kann.

Die OD-Betriebsart wird im Schritt 81 gewählt, gefolgt vom Schritt 82. Wenn die OD-Betriebsart im Schritt 82 bestätigt wird, geht der Ablauf weiter zum Schritt 83, in dem der Zustand der Kraftmaschine 11 beurteilt wird.

Wenn die Kraftmaschine 11 stillsteht, geht der Ablauf weiter zum Schritt 84, in dem ein Anlaßbefehl für die Kraftmaschine 11 ausgegeben wird, wodurch die Kraftma­ schine angelassen wird.

Im Schritt 85 werden die Drehzahl des kraftmaschinensei­ tigen Übertragungselements 20e und diejenige des hoch­ drehzahlseitigen Übertragungselements 20h erfaßt. Falls zwischen beiden Drehzahlen eine Differenz vorhanden ist, geht der Ablauf weiter zum Schritt 86, in dem die Elek­ tromotoren A12 und B13 sowie die Kraftmaschine 11 in bezug auf ihre Drehzahlen so gesteuert werden, daß die Drehzahl des kraftmaschinenseitigen Übertragungselements 20e mit derjenigen des hochdrehzahlseitigen Übertragungs­ elements 20h synchronisiert wird.

Wenn die Drehzahlen zwischen den beiden Übertragungsele­ menten 20e und 20h übereinstimmen, geht der Ablauf weiter zum Schritt 88, in dem die beiden Übertragungselemente miteinander gekoppelt werden.

Eine Abnahme des Fahrzeugantriebsdrehmoments, die während des Schaltens auftritt, wird durch Unterstützung durch das Elektromotordrehmoment beseitigt.

Als Ergebnis des Koppelns des kraftmaschinenseitigen Übertragungselements 20e und des hochdrehzahlseitigen Übertragungselements 20h wird das niederdrehzahlseitige Übertragungselement 20l frei, hält das Sonnenrad 18s im Planetengetriebe 18 aufgrund des Drehmomentgleichgewichts im Planetengetriebe an und hält die Drehung des Elektro­ motors B13 an.

Als nächstes geht der Ablauf zum Schritt 89, in dem beurteilt wird, ob eine Drehmomentunterstützung durch einen Elektromotor notwendig ist. Falls die Antwort positiv ist, geht der Ablauf weiter zum Schritt 91, in dem beurteilt wird, ob das angeforderte Fahrzeugantriebs­ drehmoment das zulässige Drehmoment des Elektromotors A12 übersteigt. Falls das angeforderte Fahrzeugantriebs­ drehmoment innerhalb des zulässigen Drehmomentbereichs des Elektromotors A12 liegt, geht der Ablauf weiter zum Schritt 90, in dem Drehmoment nur durch den Elektromotor A12 beigesteuert wird.

Falls das angeforderte Fahrzeugantriebsdrehmoment den zulässigen Drehmomentbereich des Elektromotors A12 über­ schreitet, geht der Ablauf weiter zum Schritt 92, in dem die Drehzahl des Elektromotors B13 so gesteuert wird, daß die Drehzahl des kraftmaschinenseitigen Übertragungsele­ ments 20e null wird.

Danach geht der Ablauf weiter zum Schritt 93, in dem das kraftmaschinenseitige Übertragungselement 20e durch die Klemmvorrichtung 24 fixiert wird. Im Ergebnis wird das Drehmoment des Elektromotors B13 durch das fahrzeugsei­ tige Niedergeschwindigkeitszahnrad 19 über das Sonnenrad 18s und das Hohlrad 18r an das Fahrzeug übertragen. Im Schritt 95 wird die Kraftmaschine 11 gesteuert.

Fig. 7. zeigt ein Beispiel eines Zeitablaufplans, in dem die Operationen der in dieser Ausführungsform verwendeten Komponenten in einer zeitlich geordneten Anordnung veran­ schaulicht sind. Ein Fahrzeugantriebsdrehmoment-Befehl τv* ist konstant und das Fahrzeug steht zum Zeitpunkt 0 still.

Zum Anfahren des Fahrzeugs muß eine Antriebskraft verwen­ det werden, die größer als die statische Reibung und die Fahrzeugträgheit ist, so daß eine Betriebsart mit Antrieb durch zwei Elektromotoren gewählt wird. Da der Planeten­ träger 18p im Planetengetriebe 18 durch die Klemmvorrich­ tung 24 fixiert ist, wird ein Klemmvorrichtung-Erfas­ sungsmerker gesetzt.

Die Elektromotoren A12 und B13 sind beide im Leistungsbe­ trieb. Das Drehmoment τb des Elektromotors B13 ist in Leistungserzeugungsrichtung positiv. Es wird angenommen, daß die Kraftübertragungs-Schalteinrichtung eine Klauen­ kupplung ist.

Wenn nach Beginn der Fahrt des Fahrzeugs das angeforderte Antriebsdrehmoment kleiner wird, wird eine Betriebsart mit Antrieb durch einen Elektromotor verwendet, in der das Fahrzeug lediglich mit dem Elektromotor A12 fährt. Beim Schalten von der Betriebsart mit Antrieb durch zwei Elektromotoren in die Betriebsart mit Antrieb durch einen Elektromotor wird die Lieferung von elektrischem Strom an den Elektromotor B13 angehalten und wird die Klemmvor­ richtung 24 ausgerückt. In der Betriebsart mit Antrieb durch einem Elektromotor wird der Elektromotor B13, der mit dem Planetengetriebe 18 verbunden ist, aufgrund eines Drehmomentgleichgewichts abgeschaltet.

Wenn die Kraftmaschine zu laufen beginnt, wird die Dreh­ zahl des Elektromotors B13 so gesteuert, daß die Drehzahl des Planetenträgers 18p null wird. Anschließend werden das kraftmaschinenseitige Übertragungselement 20e und das niederdrehzahlseitige Übertragungselement 20l miteinander gekoppelt, ferner wird in die elektrische Schaltbetriebs­ art geschaltet. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Beurtei­ lungsmerker für einen niederdrehzahlseitigen Verbindungs­ zustand gesetzt.

In der elektrischen Schaltbetriebsart wird ein Teil der Kraftmaschinenausgangsleistung durch den Elektromotor B13 erzeugt, wobei der Elektromotor A12 unter Verwendung der vom Elektromotor B13 erzeugten Leistung angetrieben wird. In dieser Betriebsart nimmt die Fahrgeschwindigkeit umgekehrt proportional zur Drehzahl des Elektromotors B13 zu, wobei eine maximale Geschwindigkeit erreicht wird, wenn die Drehzahl des Elektromotors B13 null ist.

Wenn die Fahrgeschwindigkeit weiter ansteigt, wird von der elektrischen Schaltbetriebsart durch eine Operation der Kraftübertragungs-Schalteinrichtung in die OD-Be­ triebsart umgeschaltet. Das kraftmaschinenseitige Über­ tragungselement 20e wird vom niederdrehzahlseitigen Übertragungselement 20l getrennt, jedoch mit dem hoch­ drehzahlseitigen Übertragungselement 20h verbunden.

In diesem Fall müssen die Drehzahl des kraftmaschinensei­ tigen Übertragungselements 20e und diejenige des Hoch­ drehzahl-Übertragungselements 20h miteinander überein­ stimmen. Gleichzeitig mit der Trennung des kraftmaschi­ nenseitigen Übertragungselements 20e wird die Drossel­ klappe der Kraftmaschine 11 zurückgestellt, wobei das kraftmaschinenseitige Übertragungselement 20e dann, wenn die Drehzahl der Kraftmaschine 11 auf eine vorgegebene Drehzahl abnimmt, mit dem Hochdrehzahl-Übertragungsele­ ment 20h verbunden wird. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Beurteilungsmerker für einen hochdrehzahlseitigen Verbin­ dungszustand gesetzt.

Das Kraftmaschinendrehmoment wird an das Fahrzeug nicht übertragen, bis beide Übertragungselemente 20e und 20h miteinander verbunden sind. Daher wird das vom Elektromo­ tor A12 erzeugte Drehmoment erhöht, um das Auftreten eines Stoßes zu verhindern, der durch den Mangel an Drehmoment beim Schalten verursacht wird.

In der OD-Betriebsart wird das von der Kraftmaschine erzeugte Drehmoment kleiner, wenn die Fahrgeschwindigkeit zunimmt. Falls daher bei einer Fahrt des Fahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit eine Abnahme des Kraftmaschinen­ drehmoments auftritt, wird dieses Drehmoment durch einen Elektromotor beigesteuert.

Falls ein erforderliches Antriebsdrehmoment innerhalb eines zulässigen Drehmomentbereichs des Elektromotors A12 liegt, wird an den Elektromotor A12 elektrische Leistung geliefert, um die Drehmomentunterstützung zu bewerkstel­ ligen.

Falls andererseits das erforderliche Antriebsdrehmoment den zulässigen Drehmomentbereich des Elektromotors A12 übersteigt, wird der Planetenträger 18p durch die Klemm­ vorrichtung 24 fixiert und wird das Drehmoment des Elek­ tromotors B13 an die Fahrzeugantriebswelle übertragen. Da der Drehmomentträger 18p im Planetengetriebe 18 durch die Klemmvorrichtung 24 fixiert ist, wird ein Klemmvorrich­ tung-Erfassungsmerker gesetzt.

Falls die Drehzahl des Elektromotors B13 so gesteuert wird, daß die Drehzahl des Planetenträgers 18p null wird, um eine Kopplung vor der Fixierung des Planetenträgers 18p durch die Klemmvorrichtung 24 auszuführen, wird es möglich, einen stoßfreien Schaltvorgang auszuführen.

Im folgenden werden andere Ausführungsformen von Hybrid- Fahrzeugen, die das Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung besitzen, beschrieben.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines das Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung besitzenden Fahrzeugs. Wie in dieser Figur gezeigt ist, ist zwischen einem Hochgeschwindigkeitszahnrad 216 und einem Differen­ tialmechanismus 218 eine Verbindungsvorrichtung 201 angeordnet, wobei der Elektromotor B13 mit dem Differen­ tialmechanismus 218 verbunden ist. Die Abtriebswelle 21 der Kraftmaschine 11 wird durch den Verbindungsmechanis­ mus 201 entweder mit dem Hochgeschwindigkeitszahnrad 216 oder mit dem Differentialmechanismus 218 verbunden oder wird in den Leerlauf versetzt, wodurch die Antriebskraft der Kraftmaschine verteilt wird.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines das Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung besitzenden Fahrzeugs. Wie in dieser Figur gezeigt ist, ist zwischen einem Hochgeschwindigkeitszahnrad 216 und einem Differen­ tialmechanismus 218 eine Verbindungsvorrichtung 201 angeordnet, wobei der Elektromotor B13 mit einem Zahnrad im Differentialmechanismus 218 verbunden ist und der Elektromotor A12 über ein Zahnrad 131 mit einem Zahnrad im Differentialmechanismus 218 verbunden ist. Der Elek­ tromotor A12 kann kompakt ausgebildet werden, da seine Verbindung mit dem Differentialmechanismus 218 über das Zahnrad 131 erfolgt.

Fig. 10 zeigt eine nochmals weitere Ausführungsform eines das Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung besitzenden Fahrzeugs. Wie in dieser Figur gezeigt ist, ist zwischen einem Hochgeschwindigkeitszahnrad 216 und einem Differen­ tialmechanismus 218 eine Verbindungsvorrichtung 201 angeordnet, wobei der Elektromotor B13 mit dem Differen­ tialmechanismus 218 verbunden ist und der Elektromotor A14 über ein Zahnrad 141 mit dem Hochgeschwindigkeits­ zahnrad 216 verbunden ist. Der Elektromotor A12 kann kompakt ausgebildet sein, da er mit dem Hochgeschwindig­ keitszahnrad 216 über das Zahnrad 141 verbunden ist.

Fig. 11 zeigt eine nochmals weitere Ausführungsform eines das Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung besitzenden Fahrzeugs. Wie in dieser Figur gezeigt ist, sind zwischen einem Hochgeschwindigkeitszahnrad 216 und einem Differen­ tialmechanismus 218 eine Verbindungsvorrichtung 154, ein Mittelgeschwindigkeitszahnrad 152 und eine Verbindungs­ vorrichtung 151 angeordnet, wobei das Mittelgeschwindig­ keitszahnrad 152 mit einem Zahnrad 153 in Eingriff ist, das an der Fahrzeugantriebswelle 15 angebracht ist.

Die Verbindungsvorrichtung 154 hat eine Funktion des Verbindens der Kraftmaschinenabtriebswelle 21 mit dem Hochgeschwindigkeitszahnrad 216 oder des Versetzens dieser Welle in den Leerlauf, während die Verbindungsvor­ richtung 151 eine Funktion des Verbindens der Kraftma­ schinen-Abtriebswelle 21 mit dem Hochgeschwindigkeits­ zahnrad 216 oder mit dem Differentialmechanismus 218 oder des Versetzens dieser Welle in den Leerlauf hat.

Durch Setzen des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Mittelgeschwindigkeitszahnrad 152 und dem Zahnrad 153 auf einen Wert unterhalb des Übersetzungsverhältnisses zwi­ schen den Hochgeschwindigkeitszahnrädern 216 und 217 nimmt die Anzahl der mechanischen Schaltbetriebsarten um eine Stufe zu, weshalb der Bereich der elektrischen Schaltbetriebsart schmal gemacht werden kann, ohne das Leistungsverhalten zu beeinträchtigen, mit der Folge, daß es möglich ist, die Kapazität des Elektromotors A12 und diejenige des Elektromotors B13 zu reduzieren.

Fig. 12 zeigt eine nochmals weitere Ausführungsform eines das Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung besitzenden Fahrzeugs. Wie in dieser Figur gezeigt ist, besitzt ein Differentialmechanismus 218 ein Niedergeschwindigkeits­ zahnrad 161 und ein Nieder-/Mittelgeschwindigkeitszahnrad 162. Das Niedergeschwindigkeitszahnrad 161 ist mit einem Zahnrad 219 in Eingriff, das an der Fahrzeugantriebswelle 15 angebracht ist, während das Nieder- /Mittelgeschwindigkeitszahnrad 162 mit einem ebenfalls an der Welle 15 angebrachten Zahnrad 163 in Eingriff ist.

Zwischen dem Niedergeschwindigkeitszahnrad 161 und dem Nieder-/Mittelgeschwindigkeitszahnrad 162 ist eine Ver­ bindungsvorrichtung 164 angeordnet. Die Verbindungsvor­ richtung 164 hat eine Funktion des Verbindens eines Ausgangs des Differentialmechanismus 218 in bezug auf das Niedergeschwindigkeitszahnrad 161 oder das Nieder- /Mittelgeschwindigkeitszahnrad 162 oder des Versetzens in den Leerlauf dieses Ausgangs.

Folglich wird es möglich, den Bereich der elektrischen Schaltbetriebsart von dem Übersetzungsverhältnis zwischen dem Niedergeschwindigkeitszahnrad 161 und dem Zahnrad 219 bis zu dem Übersetzungsverhältnis zwischen dem Nieder- /Mittelgeschwindigkeitszahnrad 162 und dem Zahnrad 163 zu erweitern.

Fig. 13 zeigt eine nochmals weitere Ausführungsform eines das Getriebe gemäß der vorliegende Erfindung besitzenden Fahrzeugs. Wie in dieser Figur gezeigt ist, besitzt die Kraftmaschinen-Abtriebswelle 21 eine Kupplung 171, so daß selbst bei einem Ausfall der Verbindungsvorrichtung 201, des Elektromotors A12 und des Elektromotors B13 das Fahrzeug angehalten werden kann, indem die Kupplung 171 gelöst wird, ohne daß die Kraftmaschine 11 angehalten werden muß.

Fig. 14 zeigt eine nochmals weitere Ausführungsform eines das Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung besitzenden Fahrzeugs. Wie in dieser Figur gezeigt ist, ist der Elektromotor A12 mit der Fahrzeugantriebswelle 15 über einer Kupplung 181 verbunden. Durch Lösen der Kupplung 181 wird es möglich, einen dem Elektromotor A12 zugeord­ neten Nachlaufverlust in der Betriebsart, in der die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine an die Fahrzeug­ antriebswelle über ein Hochgeschwindigkeitszahnrad 216 und ein Zahnrad 217 übertragen wird, ungefähr null zu machen.

Fig. 15 zeigt eine nochmals weitere Ausführungsform eines das Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung besitzenden Fahrzeugs. Wie in dieser Figur gezeigt ist, sind die Achse eines Zahnrades 217 und diejenige eines Zahnrades 219 entsprechend den Größen eines Differentialmechanismus 218 und eines Hochgeschwindigkeitszahnrades 216 zueinan­ der versetzt. Daher sind die Zahnräder 217 und 216 unter Verwendung eines Universalgelenks 191 miteinander verbun­ den.

Fig. 16 zeigt eine nochmals weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der ein Elektromotor als Elektromotorgenerator 313 verwendet wird. Wenn gemäß dieser Ausführungsform ein kraftmaschinenseitiges Über­ tragungselement 20e mit einem hochdrehzahlseitigen Über­ tragungselement 20h verbunden ist, wird es möglich, einen dem Elektromotorgenerator 313 zugeordneten Nachlaufver­ lust zu vermeiden. Die Regeneration des Elektromotorgene­ rators 313 kann durch Verriegeln eines niederdrehzahlsei­ tigen Übertragungselements 201 bewerkstelligt werden.

Fig. 17 zeigt eine nochmals weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in dieser Figur gezeigt ist, besitzt das Hybrid-Fahrzeug dieser Ausführungsform einen Pfad für die direkte Übertragung der Antriebskraft der Kraftmaschine 11 an eine Fahrzeugantriebswelle 15 und einen Pfad zum Übertragen der Antriebskraft der Kraftma­ schine 11 an die Fahrzeugantriebswelle 15 über einen Differentialmechanismus 218, wobei mit einer der Wellen dieses Mechanismus ein Elektromotor B13 verbunden ist. Bei diesem Aufbau ist es auf seiten hoher Geschwindigkeit möglich, die Antriebskraft der Kraftmaschine mit geringe­ rem Verlust zu nutzen, während auf seiten niedriger Geschwindigkeit ein stufenloser Schaltvorgang unter Verwendung des Differentialmechanismus verwirklicht werden kann, so daß es möglich ist, daß die Kraftmaschine stets in einem Bereich mit hohem Wirkungsgrad läuft.

Obwohl die vorliegende Erfindung oben anhand von Ausfüh­ rungsformen von das Getriebe gemäß der Erfindung besit­ zenden Fahrzeugen beschrieben worden ist, ist die vorlie­ gende Erfindung selbstverständlich auch auf andere Trans­ porteinrichtungen wie etwa Schiffe und Züge anwendbar.

Gemäß den obigen Ausführungsformen ist es möglich, einen Nachlaufverlust des Leistungserzeugungsmotors zu verrin­ gern; da außerdem das Drehmoment durch den Leistungser­ zeugungsmotor unterstützt werden kann, kann ein Hybrid- Fahrzeug mit besserem Beschleunigungsverhalten bei nied­ rigem Kraftstoffverbrauch geschaffen werden.

Claims (11)

1. Getriebe, das umfaßt:
einen ersten Kraftübertragungsweg zum Übertragen
einer Ausgangsleistung einer Brennkraftmaschine an eine Fahrzeugantriebswelle über einen Differentialmechanismus, in dem Leistung einer Elektrodrehmaschine an eines von Drehelementen übertragen wird;
einen zweiten Kraftübertragungsweg zum Übertragen der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine an die Fahr­ zeugantriebswelle über Zahnräder; und
eine Kraftübertragungs-Schalteinrichtung zum Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Kraftüber­ tragungsweg.

2. Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Kraftübertra­ gungs-Umschalteinrichtung eine Leerlaufbetriebsart be­ sitzt, in der die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine sowohl vom ersten als auch vom zweiten Kraftübertragungs­ weg getrennt ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1, ferner mit einem Ver­ riegelungsmechanismus zum Beschränken der Drehung des auf seiten der Brennkraftmaschine befindlichen Drehelements im Differentialmechanismus.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kraftübertragung-Umschalteinrichtung eine Klauenkupp­ lung ist.

5. Fahrzeug, das eine Brennkraftmaschine und eine Elektrodrehmaschine besitzt, wobei das Fahrzeug umfaßt:
eine Fahrzeugantriebswelle, an der wenigstens ein Hochgeschwindigkeitszahnrad und ein Niedergeschwindig­ keitszahnrad befestigt sind;
ein Planetengetriebe mit wenigstens drei Drehele­ menten, wovon ein erstes Drehelement mit dem Niederge­ schwindigkeitszahnrad und ein zweites Drehelement mit einer Drehwelle der Elektrodrehmaschine verbunden ist; und
eine Klauenkupplung mit wenigstens drei Drehele­ menten, wovon ein erstes mit einer Drehwelle der Brenn­ kraftmaschine verbunden ist, ein zweites mit dem Hochge­ schwindigkeitszahnrad verbunden ist und ein drittes mit einem dritten Drehelement des Planetengetriebes verbunden ist;
wobei die Klauenkupplung einen Mechanismus be­ sitzt zum wahlweisen Verbinden ihres ersten Drehelements mit ihrem zweiten oder ihrem dritten Drehelement und zum Versetzen des ersten Drehelements in den Leerlauf relativ zum zweiten und zum dritten Drehelement.

6. Fahrzeug nach Anspruch 5, ferner mit einem Ver­ riegelungsmechanismus zum Beschränken der Drehung des dritten Drehelements in der Klauenkupplung.

7. Fahrzeug, das eine Brennkraftmaschine und einen Elektromotorgenerator besitzt, wobei das Fahrzeug umfaßt:
einen ersten Kraftübertragungsweg zum Übertragen einer Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine an eine Fahrzeugantriebswelle über einen Differentialmechanismus, in dem Leistung des Elektromotorgenerators an eines von Drehelementen übertragen wird;
einen zweiten Kraftübertragungsweg zum Übertragen der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine an die Fahr­ zeugantriebswelle über Zahnräder; und
eine Klauenkupplung zum Umschalten zwischen einer ersten Betriebsart, in der der erste Kraftübertragungsweg gewählt wird, einer zweiten Betriebsart, in der der zweite Kraftübertragungsweg gewählt wird, und einer Leerlaufbetriebsart, in der die Brennkraftmaschine vom ersten und vom zweiten Kraftübertragungsweg getrennt ist.

8. Fahrzeug, das eine Brennkraftmaschine und einen Elektromotorgenerator besitzt, wobei das Fahrzeug umfaßt:
eine Fahrzeugantriebswelle, an der wenigstens ein Hochgeschwindigkeitszahnrad und ein Niedergeschwindig­ keitszahnrad befestigt sind;
ein Planetengetriebe mit wenigstens drei Drehele­ menten, wovon ein erstes mit dem Niedergeschwindigkeits­ zahnrad verbunden ist und ein zweites mit einer Drehwelle des Elektromotorgenerators verbunden ist; und
eine Klauenkupplung mit wenigstens drei Drehele­ menten, wovon ein erstes mit einer Drehwelle der Brenn­ kraftmaschine verbunden ist, ein zweites mit dem Hochge­ schwindigkeitszahnrad verbunden ist und ein drittes mit einem dritten Drehelement im Planetengetriebe verbunden ist;
wobei die Klauenkupplung einen Mechanismus be­ sitzt zum wahlweisen Verbinden seines ersten Drehelements mit seinem zweiten oder seinem dritten Drehelement und zum Versetzen des ersten Drehelements in den Leerlauf relativ zum zweiten und zum dritten Drehelement.

9. Hybrid-Fahrzeug, mit:
einer Brennkraftmaschine;
mehreren Elektrodrehmaschinen;
einem ersten Antriebsweg, über den eine Ausgangs­ leistung, die durch die Addition einer Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine und einer Ausgangsleistung der ersten Elektrodrehmaschine erhalten wird, an eine Fahr­ zeugantriebswelle übertragen wird;
einem zweiten Antriebsweg, über den eine Aus­ gangsleistung, die durch Subtrahieren entweder der Aus­ gangsleistung der Brennkraftmaschine von der Ausgangslei­ stung der zweiten Elektrodrehmaschine oder umgekehrt erhalten wird, an die Fahrzeugantriebswelle übertragen wird; und
einer Einrichtung zum Wählen entweder des ersten oder des zweiten Antriebsweges.

10. Steuereinheit, die in einem Hybrid-Fahrzeug vorgesehen ist, wobei das Hybrid-Fahrzeug umfaßt:
eine Brennkraftmaschine;
eine Elektrodrehmaschine;
eine Fahrzeugantriebswelle, an der wenigstens ein Hochgeschwindigkeitszahnrad und ein Niedergeschwindig­ keitszahnrad befestigt sind;
ein Planetengetriebe mit wenigstens drei Drehele­ menten, wovon ein erstes mit dem Niedergeschwindigkeits­ zahnrad und ein zweites mit einer Drehwelle eines Elek­ tromotorgenerators verbunden ist; und
eine Klauenkupplung mit wenigstens drei Drehele­ menten, wovon ein erstes mit einer Drehwelle der Brenn­ kraftmaschine verbunden ist, ein zweites mit dem Hochge­ schwindigkeitszahnrad verbunden ist und ein drittes mit einem dritten Drehelement des Planetengetriebes verbunden ist; wobei die Klauenkupplung einen Mechanismus besitzt zum wahlweisen Verbinden seines ersten Drehelements mit seinem zweiten oder seinem dritten Drehelement und zum Versetzen des ersten Drehelements in den Leerlauf relativ zum zweiten und zum dritten Drehelement,
wobei die Drehzahl des dritten Drehelements in der Klauenkupplung entsprechend einer erfaßten Drehzahl der Fahrzeugantriebswelle und durch Steuern der Drehzahl der Elektrodrehmaschine gesteuert wird und das erste und das dritte Drehelement in der Klauenkupplung miteinander verbunden werden, wenn die Drehzahl dieser beiden im wesentlichen übereinstimmt.

11. Steuereinheit, die in einem Hybrid-Fahrzeug vorgesehen ist, wobei das Hybrid-Fahrzeug umfaßt:
eine Brennkraftmaschine;
eine Elektrodrehmaschine;
eine Fahrzeugantriebswelle, an der wenigstens ein Hochgeschwindigkeitszahnrad und ein Niedergeschwindig­ keitszahnrad befestigt sind;
ein Planetengetriebe mit wenigstens drei Drehele­ menten, wovon ein erstes mit dem Niedergeschwindigkeits­ zahnrad verbunden ist und ein zweites mit einer Drehwelle eines Elektromotorgenerators verbunden ist; und
eine Klauenkupplung mit wenigstens drei Drehele­ menten, wovon ein erstes mit einer Drehwelle der Brenn­ kraftmaschine verbunden ist, ein zweites mit dem Hochge­ schwindigkeitszahnrad verbunden ist und ein drittes mit einem dritten Drehelement im Planetengetriebe verbunden ist; wobei die Klauenkupplung einen Mechanismus zum wahlweisen Verbinden seines ersten Drehelements mit seinem zweiten oder seinem dritten Drehelement und zum Versetzen des ersten Drehelements in den Leerlauf relativ zum zweiten und zum dritten Drehelement sowie einen Verriegelungsmechanismus, der die Drehzahl des dritten Drehelements in der Klauenkupplung beschränkt, besitzt,
wobei die Drehzahl des dritten Drehelements in der Klauenkupplung in Übereinstimmung mit einer erfaßten Drehzahl der Fahrzeugantriebswelle und durch Steuern der Drehzahl der Elektrodrehmaschine gesteuert wird und wobei der Verriegelungsmechanismus betätigt wird, wenn die Drehung des dritten Drehelements in der Klauenkupplung im wesentlichen angehalten wird.