Die Erfindung betrifft einen Hybridantrieb. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Hybridantrieb, der mit einem Schleppmoment-reduzierenden Verbrennungsmotor betrieben werden kann.

Ein Fahrzeug mit Hybridantrieb umfasst einen Verbrennungsmotor und zumindest eine elektrische Maschine, die jeweils einzeln und/oder gemeinsam verwendet werden können, um ein an einem Getriebe des Fahrzeugs angefordertes Antriebsmoment zu erbringen. Zur Reduzierung des Schleppmoments im Schleppmoment-reduzierten, unbefeuerten bzw. nicht-befeuerten Betrieb des Verbrennungsmotors können ein oder mehrere Schleppmoment-reduzierende Maßnahmen umgesetzt werden. Eine beispielhafte Schleppmoment-reduzierende Maßnahme ist das Abschalten von ein oder mehreren Zylindern des Verbrennungsmotors.

Die Reduzierung des Schleppmoments des Verbrennungsmotors ermöglicht ein energieeffizientes Mitschleppen des unbefeuerten Verbrennungsmotors, wobei das Mitschleppen des Verbrennungsmotors wiederum eine energieeffiziente und kurzfristige Reaktivierung bzw. Befeuerung des Verbrennungsmotors ermöglicht.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, einen bauraum-, kosten- und gewichtseffizienten Hybridantrieb bereitzustellen, der ein flexibles sowie energie- und zeiteffizientes Umschalten zwischen unterschiedlichen Betriebsmodi des Hybridantriebs ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte

Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.

Gemäß einem Aspekt wird ein Hybridantrieb für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, beschrieben. Der Hybridantrieb umfasst zumindest eine elektrische Maschine und einen Verbrennungsmotor (z.B. einen Dieselmotor oder einen

Ottomotor). Die elektrische Maschine kann eine Betriebs- und/oder Nennspannung von 70V oder weniger, von 63V oder weniger, oder von 50V oder weniger, insbesondere von 48V, aufweisen. Gegebenenfalls kann die elektrische Maschine eingerichtet sein, auch Spannungsbereiche oberhalb 50V (ggf. auch im Hochvolt-Bereich) zu nutzen. Die elektrische Energie zum Betrieb der elektrischen Maschine kann aus einem

elektrischen Energiespeicher (z.B. aus einer Lithium-lonen-basierten Batterie) des Hybridantriebs entnommen werden.

Der Hybridantrieb kann ein Getriebe mit einer Getriebeeingangswelle umfassen. Das Getriebe kann ausgebildet sein, ein Übersetzungsverhältnis zwischen der

Getriebeeingangswelle und einer Abtriebswelle des Getriebes zu verändern (z.B. in zwei oder mehr, bzw. in vier oder mehr, bzw. in sechs oder mehr Stufen). Die

Abtriebswelle kann z.B. mit ein oder mehreren Rädern und/oder mit einer Achse eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Das Getriebe weist typischerweise zumindest eine

Kupplung auf, um die Getriebeeingangswelle von der Abtriebswelle des Getriebes und/oder von den Getriebestufen des Getriebes zu entkoppeln oder damit zu koppeln. Die Kupplung kann im Rahmen eines Schaltvorgangs des Getriebes verwendet werden, um eine Getriebestufe des Getriebes zu ändern.

Das Getriebe ist bevorzugt ein Doppelkupplungsgetriebe. Insbesondere kann das Getriebe eine erste Kupplung umfassen, die eingerichtet ist, die Getriebeeingangswelle mit einem ersten Teilgetriebe des Getriebes zu koppeln. Des Weiteren kann das Getriebe eine zweite Kupplung umfassen, die eingerichtet ist, die

Getriebeeingangswelle mit einem zweiten Teilgetriebe des Getriebes zu koppeln. Ferner kann das Getriebe ein oder mehrere Schaltelemente umfassen, um das erste Teilgetriebe oder das zweite Teilgetriebe mit der Abtriebswelle des Getriebes zu koppeln. Die Verwendung eines Doppelkupplungsgetriebes ermöglicht die

Durchführung von Schaltvorgängen ohne Zugkraftunterbrechung.

Der Hybridantrieb ist derart ausgebildet, dass die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor nicht-entkoppelbar und/oder fest mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt sind. Insbesondere kann der Hybridantrieb derart ausgebildet sein, dass auch bei alleinigem Betrieb der elektrischen Maschine der Verbrennungsmotor mitgeschleppt wird. Der Hybridantrieb weist somit keine Kupplung (insbesondere keine Motortrennkupplung) auf, um den Verbrennungsmotor von der elektrischen Maschine zu entkoppeln. So wird eine bauraum-, gewichts- und kosteneffiziente Einbindung der elektrischen Maschine in den Hybridantrieb ermöglicht. Des Weiteren wird durch das Mitschleppen des Verbrennungsmotors ein effizienter Übergang zwischen

unterschiedlichen Betriebsmodi (insbesondere zwischen einem Betriebsmodus mit nicht-befeuertem Verbrennungsmotor und einem Betriebsmodus mit befeuertem Verbrennungsmotor) des Hybridantriebs ermöglicht, da der Verbrennungsmotor jederzeit die erforderliche Drehzahl zur Lastübernahme aufweist.

Der Hybridantrieb kann eine Steuereinheit umfassen. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu bestimmen, dass die Abtriebswelle des Getriebes durch die elektrische Maschine aber nicht durch den Verbrennungsmotor angetrieben werden soll. Insbesondere kann bestimmt werden, dass der Hybridantrieb in einem rein elektrischen Betriebsmodus betrieben werden soll. Ferner kann die Steuereinheit eingerichtet sein, ein oder mehrere Schleppmoment-reduzierende Maßnahmen zu veranlassen, um ein von dem Verbrennungsmotor an der Getriebeeingangswelle bewirktes Schleppmoment zu reduzieren. Beispielhafte Schleppmoment-reduzierende Maßnahmen sind die Abschaltung von ein oder mehreren Zylindern des

Verbrennungsmotors oder die Anpassung der Öffnungs- und/oder Schließwinkel der Einlass- und/oder Auslassventile des Verbrennungsmotors. Durch das Bewirken von ein oder mehreren Schleppmoment-reduzierenden Maßnahmen kann ein energieeffizientes Mitschleppen des Verbrennungsmotors im nicht-befeuerten Betrieb ermöglicht werden (wobei das Mitschleppen wiederum eine effiziente

Wiederbefeuerung des Verbrennungsmotors ermöglicht).

Das Getriebe kann einen Nassraum als Teil eines Ölkreislaufs des Getriebes umfassen. Der Nassraum kann z.B. in einem Gehäuse der ein oder mehreren

Kupplungen des Getriebes angeordnet sein. Die elektrische Maschine kann im Nassraum des Getriebes an die Getriebeeingangswelle angebunden sein.

Insbesondere kann ein Zahnrad zur Anbindung der elektrischen Maschine im

Nassraum angeordnet sein. So wird eine besonders effiziente Anbindung der elektrischen Maschine ermöglicht, da der Ölkreislauf des Getriebes für die Schmierung der Anbindung der elektrischen Maschine genutzt werden kann.

Der Hybridantrieb kann ein Dämpfungssystem zur Dämpfung von Drehschwingungen (z.B. ein Zweimassenschwungrad) umfassen. Die Kurbelwelle des

Verbrennungsmotors kann über das Dämpfungssystem mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt sein, um einen schwingungsarmen Betrieb des Hybridantriebs zu ermöglichen.

Ferner kann die elektrische Maschine derart mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt sein, dass in einem rein elektrischen Betrieb des Hybridantriebs die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors über das Dämpfungssystem von der elektrischen Maschine angetrieben wird. Mit anderen Worten, die elektrische Maschine befindet sich bevorzugt im Antriebsstrang in einer Anordnung wie folgt:

Verbrennungsmotorkurbelwelle, anschließend Dämpfungssystem, gefolgt von der elektrischen Maschine. So wird eine schwingungsarme Anbindung der elektrischen Maschine ermöglicht.

Ferner kann in dieser Anordnung die elektrische Maschine von ein oder mehreren Kupplungen des Getriebes gefolgt werden, welche mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt sind. Insbesondere kann die elektrische Maschine zwischen dem

Dämpfungssystem und den ein oder mehreren Kupplungen des Getriebes mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt sein. So wird eine besonders effiziente Anbindung der elektrischen Maschine ermöglicht. Die elektrische Maschine kann über eine Stirnradstufe fest und/oder nicht-entkoppelbar mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt sein. In besonders flexibler Weise kann die elektrische Maschine über eine Kette fest und/oder nicht-entkoppelbar mit der

Getriebeeingangswelle gekoppelt sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das den in diesem Dokument beschriebenen Hybridantrieb umfasst.

Das Fahrzeug kann eine von dem Hybridantrieb angetriebene Achse umfassen, wobei die elektrische Maschine des Hybridantriebs parallel zu der angetriebenen Achse angeordnet ist. So kann ein besonders bauraumeffizienter Verbau eines Hybridantriebs ermöglicht werden.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

Figur 1 einen beispielhaften Hybridantrieb eines Fahrzeugs mit einem

Doppelkupplungsgetriebe;

Figur 2 weitere Details des in Fig. 2 dargestellten Doppelkupplungsgetriebes;

und

Figur 3 eine optimierte Anbindung der elektrischen Maschine eines

Hybridantriebs an ein Doppelkupplungsgetriebe. Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung eines Hybridantriebs, der für den Betrieb mit einem Schleppmoment-reduzierten Verbrennungsmotor optimiert ist. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 1 ein

Blockdiagramm eines beispielhaften Hybridantriebs 100 für ein Fahrzeug. Ein

Hybridantrieb 100 umfasst einen Verbrennungsmotor 101 und eine elektrische

Maschine 102, die einzeln oder zusammen genutzt werden können, um ein

Antriebsmoment für das Fahrzeug zu generieren. Der Verbrennungsmotor 101 und die elektrische Maschine 102 sind derart angeordnet, dass sich die durch den jeweiligen Antriebsmotor generierten Momente zu einem Gesamt-Antriebsmoment addieren, das z.B. über ein Getriebe 104 und eine Abtriebswelle 108 des Getriebes 104 auf ein oder mehrere Räder 109 des Fahrzeugs übertragen wird. Die elektrische Energie für den Betrieb der elektrischen Maschine 102 kann in einem elektrischen Energiespeicher 1 10 gespeichert werden.

Das Fahrzeug und/oder der Hybridantrieb 100 umfassen weiter eine Steuereinheit 1 11 (z.B. ein Motor-Steuergerät), die eingerichtet ist, ein angefordertes Gesamt- Antriebsmoment zu bestimmen. Das angeforderte Gesamt-Antriebsmoment kann z.B. über ein Fahrpedal und/oder über eine Einstellung des Getriebes 104 von einem Fahrer des Fahrzeugs vorgegeben werden. Beispielsweise kann ein Fahrer das Fahrpedal betätigen, um ein erhöhtes Gesamt-Antriebsmoment anzufordern. Die Steuereinheit 111 kann eingerichtet sein, das angeforderte Gesamt-Antriebsmoment in ein erstes Moment (für den Verbrennungsmotor 101 ) und in ein zweites Moment (für die elektrische Maschine 102) aufzuteilen. Mit anderen Worten, die Steuereinheit 1 11 kann eingerichtet sein, den Verbrennungsmotor 101 und die elektrische Maschine 102 in Abhängigkeit von einem angeforderten Gesamt-Antriebsmoment zu betreiben.

In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel umfasst der Hybridantrieb 100 ein

Doppelkupplungsgetriebe 104, das eine erste Kupplung 105 aufweist, die eingerichtet ist, die Getriebeeingangswelle 107 des Getriebes 104 mit einer ersten Eingangswelle 1 15 zu einem ersten Teilgetriebe 125 des Getriebes 104 zu koppeln oder davon zu entkoppeln. Des Weiteren weist das Getriebe 104 eine zweite Kupplung 106 auf, die eingerichtet ist, die Getriebeeingangswelle 107 des Getriebes 104 mit einer zweiten Eingangswelle 1 16 zu einem zweiten Teilgetriebe 126 des Getriebes 104 zu koppeln oder davon zu entkoppeln. Die Getriebeeingangswelle 107 kann direkt oder indirekt (z.B. über ein Zweimassenschwungrad) mit dem Verbrennungsmotor 101 ,

insbesondere mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 101 , gekoppelt sein.

Die erste Eingangswelle 1 15 und die zweite Eingangswelle 116 sind typischerweise koaxial zueinander. Insbesondere kann es sich bei der ersten Eingangswelle 115 um eine Vollwelle handeln, die von der als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Eingangswelle 1 16 umschlossen wird. Die erste Eingangswelle 1 15 kann über das erste Teilgetriebe 125, und einem darin eingestellten Gang, mit der Abtriebswelle 108 gekoppelt sein.

Des Weiteren kann die zweite Eingangswelle 1 15 über das zweite Teilgetriebe 126, und einem darin eingestellten Gang, mit der Abtriebswelle 108 gekoppelt sein.

Beispielsweise können durch das erste Teilgetriebe 125 die ungeraden Gänge (z.B. 1 , 3, 5, etc.) und durch das zweite Teilgetriebe 126 die geraden Gänge (z.B. 2, 4, 6, etc.) bereitgestellt werden. Das erste und/oder zweite Teilgetriebe 125, 126 weisen typischerweise ein oder mehrere Schaltelemente 103 auf, über die automatisiert die unterschiedlichen Gänge des jeweiligen Teilgetriebes 125, 126 eingelegt und/oder über die das jeweilige Teilgetriebe 125, 126 in eine Neutralstellung versetzt werden kann (ohne eingelegten Gang). In einer Neutralstellung ist typischerweise die Eingangswelle 1 15, 116 eines Teilgetriebes 125, 126 von der Abtriebswelle 108 entkoppelt.

Die elektrische Maschine 102 des Hybridantriebs 100 ist in dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel nur mit einem der beiden Teilgetriebe 125, 126 koppelbar, bzw. an nur einem der beiden Teilgetriebe 125, 126 angebunden. Insbesondere ist die elektrische

Maschine 102 direkt mit der Eingangswelle 115, 116 von einem der beiden Teilgetriebe 125, 126 koppelbar bzw. gekoppelt. Des Weiteren ist die elektrische Maschine 102 derart angeordnet, dass eine Kopplung mit der Eingangswelle 115, 1 16 des jeweils anderen Teilgetriebes 125, 126 nur über die Kupplungen 105, 106 möglich ist.

Fig. 2 zeigt weitere Details des in Fig. 1 dargestellten Doppelkupplungsgetriebes 104 mit einer elektrischen Maschine 102, die nur an dem zweiten Teilgetriebe 126 des Doppelkupplungsgetriebes 104 angebunden ist. Insbesondere ist die elektrische Maschine 102 hinter den Kupplungen 105, 106 des Doppelkupplungsgetriebes 104 (die auch als Anfahrelemente bezeichnet werden) angeordnet, so dass zumindest für einige Gänge eine Kopplung der elektrischen Maschine 102 mit der Abtriebswelle 108 des Getriebes 104 nur durch Schließen beider Kupplungen 105, 106 möglich ist. Andererseits ist die elektrische Maschine 102 vor den abtriebsseitigen Schaltelementen 103 angeordnet bzw. angebunden.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Anbindung der elektrischen Maschine 102 ist bei einem rein elektrischen Betrieb des Hybridantriebs 100 nachteilig, da

Schaltvorgänge nur mit einer Zugkraftunterbrechung und/oder durch Stützung mittels einer Betriebsbremse des Fahrzeugs möglich sind. Dies führt zu Komforteinbußen und/oder zu einer Beeinträchtigung der Energieeffizienz des Hybridantriebs 100.

Fig. 3 zeigt einen Hybridantrieb 100, bei dem die elektrische Maschine 102 fest mit der Getriebeeingangswelle 107 des Getriebes 104 gekoppelt ist. Insbesondere kann die elektrische Maschine 102 zwischen dem Dämpfungssystem 201 zur Reduzierung von Drehschwingungen (insbesondere dem Zweimassenschwungrad) und vor dem

Anfahrelement 105, 106 (d.h. vor der Doppelkupplung) angebunden werden. So kann eine effiziente und komfortable Anbindung der elektrischen Maschine 102 bewirkt werden. Insbesondere können so in effizienter und komfortabler Weise

Zugkraftunterbrechungen bei Schaltvorgängen im rein elektrischen Betrieb vermieden werden.

Die Anbindung der elektrischen Maschine 102 kann mit einer Kette 303 oder über eine Stirnradstufe im Nassraum 307 des Getriebes 104 erfolgen. Insbesondere kann an der Antriebsachse 301 der elektrischen Maschine 102 ein Zahnrad 302 angeordnet sein, das über eine Kette 303 fest und/oder nicht-entkoppelbar mit einem Zahnrad 304 des Getriebes 104 gekoppelt ist, wobei das Zahnrad 304 fest mit der

Getriebeeingangsachse 107 und/oder mit der Primärseite 305 des Getriebes 104 verbunden ist oder direkt über einen Zahneingriff einer oder mehrerer Stirnradstufen an die Getriebeeingangsachse 107 angebunden ist.

Die Anbindung zwischen dem Dämpfungssystem 201 zur Reduzierung von

Drehschwingungen und dem Anfahrelement 105, 106 führt dazu, dass die

Ankoppelung an die Getriebeeingangswelle 107 in einem Bereich erfolgt, welcher durch das Dämpfungssystem 201 bereits in der Drehzahlunförmigkeit beruhigt ist und somit hinsichtlich auslegungstechnischer Kriterien und hinsichtlich Kriterien der Fahrzeugakustik vorteilhaft ist. Des Weiteren erlaubt die Anbindung im Nassraum 307 des Getriebes 104 die Nutzung eines gemeinsamen Ölkreislaufes mit dem Getriebe 104 zur Kühlung und Schmierung der Anbindung der elektrischen Maschine 102.

Die elektrische Maschine 102 kann in bauraumeffizienter Weise achsparallel zu einer angetriebenen Achse eines Fahrzeugs angeordnet sein.

Die elektrische Maschine 102 weist somit eine nicht-entkoppelbare Anbindung an die Getriebeeingangswelle 107 auf, was dazu führt, dass der Verbrennungsmotor 101 im rein elektrischen Betrieb mitgeschleppt wird. Zur Reduzierung des Schleppmoments des Verbrennungsmotors 101 können ein oder mehrere Schleppmoment-reduzierende Maßnahmen durchgeführt werden. Beispielsweise können ein oder mehrere Zylinder des Verbrennungsmotors 101 abgeschaltet werden. So kann das von dem

Verbrennungsmotor 101 im rein elektrischen Betrieb bewirkte Schleppmoment reduziert werden.

Andererseits ist das Mitschleppen des Verbrennungsmotors 101 im rein elektrischen Betrieb vorteilhaft, da durch das Mitschleppen in energieeffizienter Weise kurzfristig eine Wiederbefeuerung des Verbrennungsmotors 101 bewirkt werden kann. Mit anderen Worten, durch das Mitschleppen des Verbrennungsmotors 101 wird ein effizienter Wechsel zwischen den unterschiedlichen Betriebsmodi (rein elektrischer Betrieb und Betrieb mit verbrennungsmotorischem Anteil) eines Hybridantriebs 100 ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.