[发明专利]混合驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1所述特征的混合驱动系统。

背景技术

在很多由现有技术已知的混合动力方案中，内燃机的曲轴通过第一离合器与电机的转子连接并且通过第二离合器与多挡自动变速器的输入轴连接。在“并联运行模式”中，就是说当车辆同时既由内燃机驱动又由电机驱动时，内燃机和电机因此以同样的转速旋转或者如果它们通过一个“传动机构”相互耦联的话则按照预定的转速比旋转，这种方式在能量上并非总是最理想的。

发明内容

本发明的目的是，提供一种新式的混合驱动系统方案，该方案更好地处理了传统混合驱动系统方案的上述缺点。

这个目的通过权利要求1的特征得以实现。本发明的有益设计和发展在从属权利要求中加以阐述。

本发明的出发点是一种混合驱动系统，其包括可以由一个电机构成的第一驱动装置和可以由一个内燃机构成的第二驱动装置。两个驱动装置通过一个“扭矩叠加装置”相互耦联。对于所说概念“扭矩叠加装置”应作极其广泛的解释。这里指的是完全普通的意思：两个驱动装置的驱动功率或者有关的驱动力矩能够被“联接”在一起，就是说相叠加，例如借助于相加变速传动机构（Summiergetriebe）。扭矩叠加装置与此相应地具有：第一扭矩输入端，该扭矩输入端被配置给第一驱动装置；和第二扭矩输入端，该扭矩输入端被配置给第二驱动装置；以及一个扭矩输出端，通过该扭矩输出端“联接”在一起的扭矩可以被传递到车辆的驱动车轮上。

在下文中，将概念“电机”或者还有“E-马达”用于第一驱动装置以及将概念“内燃机”用于第二驱动装置，但这一点不应被理解为限制性的。

本发明的核心在于：电机通过第一扭矩输入端与或者可以与扭矩叠加装置的“第一传动装置”耦联或可耦联，以及内燃机通过第二扭矩输入端与或者可以与扭矩叠加装置的“第二传动装置”耦联或可耦联，并且所述传动装置分别在输出侧与扭矩输出端耦联，亦即在运动学上连接。至少一个、优选两个传动装置具有至少两个能够交替调选的传动机构或者说传动级。原则上传动装置可以采用各种不同的结构，诸如可转换的圆柱齿轮变速级、可转换的行星齿轮变速传动机构、可转换的皮带传动或者链条传动等等，或者还有可无级转换的传动装置。

利用本发明的混合驱动系统，两个“功率分支”可以彼此独立地控制。在可供使用的挡位的框架内可以彼此独立地选择内燃机的转速和电机的转速。未受控制的功率分支在控制过程中以其全部功率维持扭矩叠加装置的扭矩输出端上的牵引力。与此同时，接受控制的功率分支或者有关的驱动装置（电机或者内燃机）可以被用于切换控制的“外部同步”。

换言之，由此产生了与传统的并联混合动力方案不同的优点：电机与内燃机在并联混合动力运行当中不必始终以确定的、预先固定规定的转速比旋转，而是两个驱动装置中的至少一个可以被“转换到另一个挡位中”，这不仅从消费（能耗）观点来说是有益的，而且使得驱动系统获得更好的动力。

根据本发明的发展设计，配置给内燃机的第二传动装置具有至少两个和最多四个、优选正好三个能够交替调选的传动级。

在这种情况下，第二传动装置的至少两个传动级应该被如下地设计：一个传动级构造为适合最高速度的行驶挡以及另一传动级构造为经济挡（Effizienzgang）。利用适合最高速度的行驶挡，可以使车辆以最高速度行驶。与此相反，经济挡比适合最高速度的行驶挡设计得更长，并因此能够在中等和较高的速度范围内（例如在乡间公路上或者高速公路上）使内燃机效率最佳化地运行。

在以这种方式设计的第二传动装置的传动级被限定为两个的情况下，电动机的第一传动装置以及还有电动机的功率应该按如下方式设计：在起步时和在低速范围内，即特别是在市内运行中，基本上由电动机对车辆进行牵引。这里，内燃机在各种情况下在必要时通过提供基本负荷给予支持。

第二传动装置的传动级被限定为两个的本发明的混合驱动系统适宜于具有较高电功率的、高度电气化的驱动，就是说电动机的峰值功率应该为内燃机的额定功率的至少30%，优选至少50%，较好为80%以及理想的为至少100%。在这种情况下，电动机的持续功率例如在对于电动机来说通常的情况下总是为峰值功率的一半以下。

电动机的峰值功率与内燃机的额定功率之间的功率状况越平衡，电动机就越能够特别是在加速过程中更好地覆盖（abdecken）动态的负载需要。驱动装置特别是在换挡的情况中也能够相互支持，因此在换挡过程中可以实现很舒适的换挡过程而没有或者只有稍微的牵引力中断（Zugkrafteinbruch）。