DE102013214238A1 - Antriebseinheit und Verfahren zum Betreiben derselben - Google Patents

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Heinz Reichert
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Abstract

Antriebseinheit (1) für ein Fahrzeug, wobei die Antriebseinheit mehrere elektrische Maschinen (2, 3), mindestens ein Planentengetriebe (4) und mehrere formschlüssige Schaltelemente (A, B, C, D) aufweist, wobei eine erste elektrische Maschine (2) direkt oder indirekt, permanent an ein Sonnenrad (7) eines ersten Planetengetriebes (4) gekoppelt ist, wobei eine zweite elektrische Maschine (3) direkt oder indirekt, abhängig von der Schaltstellung eines ersten formschlüssigen Schaltelements (A) und eines zweiten formschlüssigen Schaltelements (B) entweder an das Sonnenrad (7) des ersten Planetengetriebes (4) oder an einen Steg (8) des ersten Planetengetriebes (4) gekoppelt ist, und wobei ein Hohlrad (9) des ersten Planetengetriebes (4) abhängig von der Schaltstellung eines dritten formschlüssigen Schaltelements (C) und eines vierten formschlüssigen Schaltelements (D) entweder an ein Gehäuse (10) oder an den Steg (8) des ersten Planetengetriebes (4) gekoppelt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben derselben.
  • Aus der WO 2012/042137 A1 ist eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug mit zwei elektrischen Maschinen bekannt, wobei die Antriebseinheit weiterhin ein Getriebe in Stirnradbauweise aufweist, um die elektrischen Maschinen an eine Abtriebswelle zu koppeln. Eine solche Antriebseinheit mit einem Getriebe in Stirnradbauweise verfügt über große Abmessungen und eignet sich insbesondere nicht zur Verwendung an einer angetriebenen Niederflurachse mit einem Achsgetriebe eines Nutzfahrzeugs bzw. Busses.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Antriebseinheit für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben derselben zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Antriebseinheit gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Hiernach weist die Antriebseinheit mehrere, vorzugsweise zwei, elektrische Maschinen, mindestens ein Planentengetriebe und mehrere formschlüssige Schaltelemente auf, wobei eine erste elektrische Maschine direkt oder indirekt, permanent an ein Sonnenrad eines ersten Planetengetriebes gekoppelt ist, wobei eine zweite elektrische Maschine direkt oder indirekt, abhängig von der Schaltstellung eines ersten formschlüssigen Schaltelements und eines zweiten formschlüssigen Schaltelements entweder an das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes oder an einen Steg des ersten Planetengetriebes gekoppelt ist, und ein Hohlrad des ersten Planetengetriebes abhängig von der Schaltstellung eines dritten formschlüssigen Schaltelements und eines vierten formschlüssigen Schaltelements entweder an ein Gehäuse oder an den Steg des ersten Planetengetriebes gekoppelt ist.
  • Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Antriebseinheit gemäß Patentanspruch 7 gelöst.
  • Hiernach weist die Antriebseinheit mehrere, vorzugsweise zwei, elektrische Maschinen, mindestens ein Planentengetriebe und mehrere formschlüssige Schaltelemente auf, wobei eine erste elektrische Maschine direkt oder indirekt, permanent an ein Sonnenrad eines ersten Planetengetriebes gekoppelt ist, wobei eine zweite elektrische Maschine direkt oder indirekt, abhängig von der Schaltstellung eines ersten formschlüssigen Schaltelements und eines zweiten formschlüssigen Schaltelements entweder an das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes oder an ein Hohlrad eines zweiten Planetengetriebes gekoppelt ist, wobei ein Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes permanent an ein Gehäuse gekoppelt ist, wobei ein Steg des ersten und ein Steg des zweiten Planetengetriebes permanent aneinander gekoppelt sind, wobei ein Hohlrad des ersten Planetengetriebes abhängig von der Schaltstellung eines dritten formschlüssigen Schaltelements und eines vierten formschlüssigen Schaltelements entweder an das Gehäuse oder an den Steg des ersten Planetengetriebes gekoppelt ist.
  • Die erfindungsgemäßen Antriebseinheiten nach dem ersten Aspekt der Erfindung und nach dem zweiten Aspekt der Erfindung verfügen jeweils über zwei elektrische Maschinen, mindestens vier formschlüssige Schaltelemente sowie mindestens ein Planetengetriebe. Die erfindungsgemäßen Antriebseinheiten verfügen über eine kompakte Bauform. Ferner können dieselben einfach an unterschiedliche Drehmoment-Anforderungen und Drehzahl-Anforderungen unterschiedlicher Applikationen angepasst werden. Die erfindungsgemäßen Antriebseinheiten eignen sich insbesondere zur Anwendung an einer ein Achsgetriebe aufweisenden Niederflurachse eines Nutzfahrzeugs bzw. Busses.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des ersten Aspekts oder des zweiten Aspekts der Erfindung ist die erste elektrische Maschine indirekt über ein drittes Planetengetriebe an das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes gekoppelt, wobei die erste elektrische Maschine an ein erstes Element des dritten Planetengetriebes direkt gekoppelt ist, wobei ein zweites Element des dritten Planetengetriebes direkt an die Sonne des ersten Planetengetriebes gekoppelt ist, wobei abhängig von der Schaltstellung eines fünften und sechsten formschlüssigen Schaltelements ein drittes Element des dritten Planetengetriebes entweder an das Gehäuse oder an das zweite Element des dritten Planetengetriebes gekoppelt ist.
  • Auch hierdurch kann die erfindungsgemäße Antriebseinheit einfach an eine unterschiedliche Drehmoment-Anforderung und Geschwindigkeit-Anforderung des Fahrzeugs angepasst werden.
  • Vorzugsweise ist ein Verbrennungsmotor über eine Trennkupplung an das erste Element des dritten Planetengetriebes gekoppelt. Diese Weiterbildung der Erfindung stellt eine vorteilhafte Antriebseinheit für einen Hybridantrieb bereit, die neben den beiden elektrischen Maschinen noch einen Verbrennungsmotor umfasst. Der Verbrennungsmotor und die zweite elektrische Maschine treiben in dasselbe Element des dritten Planetengetriebes ein.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des ersten Aspekts oder des zweiten Aspekts der Erfindung ist die zweite elektrische Maschine abhängig von der Schaltstellung des ersten formschlüssigen Schaltelements und des zweiten formschlüssigen Schaltelements indirekt über ein viertes Planetengetriebe an das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes gekoppelt. Auch hierdurch kann die erfindungsgemäße Antriebseinheit einfach an eine unterschiedliche Drehmoment-Anforderung und Geschwindigkeit-Anforderung des Fahrzeugs angepasst werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben der Antriebseinheit nach dem ersten Aspekt der Erfindung ist in Anspruch 6 und ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben der Antriebseinheit nach dem zweiten Aspekt der Erfindung ist in Anspruch 12 definiert.
  • Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 ein Schema einer ersten erfindungsgemäßen Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug nach einem ersten Aspekt der Erfindung;
  • 2a und 2b Schemata einer zweiten und dritten erfindungsgemäßen Antriebseinheit nach dem ersten Aspekt der Erfindung für ein Elektrofahrzeug;
  • 3a bis 3g Schemata mehrerer erfindungsgemäßer Antriebseinheiten nach dem ersten Aspekt der Erfindung für ein Hybridfahrzeug;
  • 4a bis 4g Schemata mehrerer erfindungsgemäßer Antriebseinheiten nach dem ersten Aspekt der Erfindung für ein Hybridfahrzeug;
  • 5a bis 5g Schemata mehrerer erfindungsgemäßer Antriebseinheiten nach dem ersten Aspekt der Erfindung für ein Hybridfahrzeug;
  • 6 ein Schema einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug nach einem zweiten Aspekt der Erfindung;
  • 7 ein Detail der 6.
  • Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug, die sich insbesondere zur Verwendung an einer ein Achsgetriebe aufweisenden, angetriebenen Achse eines Nutzfahrzeugs, insbesondere eines Busses, eignet.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit 1 für ein Fahrzeug nach einem ersten Aspekt der Erfindung. Bei dieser Antriebseinheit 1 der 1 handelt es sich um eine rein elektrische Antriebseinheit mit zwei elektrischen Maschinen 2, 3, nämlich einer ersten elektrischen Maschine 2 und einer zweiten elektrischen Maschine 3, einem Planetengetriebe 4 sowie vier formschlüssigen Schaltelementen A, B, C und D.
  • Jeweils zwei dieser Schaltelemente sind zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst. So bilden die formschlüssigen Schaltelemente A und B ein erstes Doppelschaltelement 5 und die beiden formschlüssigen Schaltelemente C und D ein zweites Doppelschaltelement 6.
  • Die erste elektrische Maschine 2 ist gemäß 1 permanent und direkt an ein Sonnenrad 7 des ersten Planetengetriebes 4 gekoppelt. Die zweite elektrische Maschine 2, ist abhängig von der Schaltstellung der formschlüssigen Schaltelemente A und B entweder ebenfalls an die Sonne 7 des Planetengetriebes 4 oder an einen Steg 8 des Planetengetriebes 4 gekoppelt.
  • Dann, wenn das formschlüssige Schaltelement A geschlossen ist, ist die zweite elektrische Maschine 3 zusammen mit der zweiten elektrischen Maschine 2 an das Sonnenrad 7 des ersten Planetengetriebes 4 gekoppelt. Dann hingegen, wenn das zweite formschlüssige Schaltelement B geschlossen ist, ist die zweite elektrische Maschine 3 an den Steg 8 des Planetengetriebes 4 abgekoppelt, die erste elektrische Maschine 2 bleibt hingegen an das Sonnenrad 7 des Planetengetriebes 4 angekoppelt.
  • Das Planetengetriebe 4 verfügt weiterhin über ein Hohlrad 9, wobei das Hohlrad, abhängig von der Schaltstellung des dritten formschlüssigen Schaltelements C und des vierten formschlüssigen Schaltelements D, die zum Doppelschaltelement 6 kombiniert sind, entweder an ein Gehäuse 10 oder an den Steg 8 des Planetengetriebes 4 gekoppelt ist.
  • Dann, wenn das dritte formschlüssige Schaltelement C geschlossen ist, ist das Hohlrad 9 an das Gehäuse 10 gekoppelt. Dann hingegen, wenn das vierte formschlüssige Schaltelement D geschlossen ist, ist das Hohlrad 9 des Planetengetriebes 4 an den Steg 8 desselben gekoppelt.
  • Der Steg 8 steht im Ausführungsbeispiel der 1 permanent mit einer abtriebsseitigen Welle 11 in Verbindung.
  • Die in 1 gezeigte Antriebseinheit 1 zeichnet sich durch einen kompakten Aufbau aus. An einer solchen Antriebseinheit 1 können elektrisch aktiv synchronisierte Lastschaltungen durchgeführt werden, wobei bei der Antriebseinheit der 1 während der Ausführung einer solchen aktiv synchronisierten Lastschaltung die erste elektrische Maschine 2 die abtriebsseitige Welle 11 stützt.
  • Vorteilhafte Weiterbildung der Antriebseinheit 1 der 1 zeigen 2a bis 5g, wobei 2a und 2b rein elektrische Varianten der Antriebseinheit 1 der 1 und 3a bis 5g hybridische Varianten der Antriebseinheit 1 der 1 zeigen.
  • Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen werden für die Varianten der 2a bis 5g für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet wie in der Variante der 1.
  • Die Varianten der 2a und 2b unterscheiden sich von der Antriebseinheit 1 der 1 dadurch, dass in 2a und 2b der Steg 8 des ersten Planetengetriebes 4 nicht direkt mit der abtriebsseitigen Welle 11 gekoppelt ist, sondern vielmehr unter Zwischenschaltung eines zweiten Planetengetriebes 12.
  • So ist in 2a der Steg 8 des ersten Planetengetriebes 4 an ein Hohlrad 13 des zweiten Planetengetriebes 12 gekoppelt, ein Steg 14 dieses zweiten Planetengetriebes 12 steht mit der abtriebsseitigen Welle 11 in Verbindung. Ein Sonnenrad 15 des zweiten Planetengetriebes 12 ist an das Gehäuse 10 gekoppelt.
  • In 2b ist der Steg 8 des ersten Planetengetriebes 4 an das Sonnenrad 15 des zweiten Planetengetriebes 12 gekoppelt, der Steg 14 desselben ist wiederum an die abtriebsseitige Welle 11 angebunden. Das Hohlrad 13 des zweiten Planetengetriebes 12 ist in 2b mit dem Gehäuse 10 gekoppelt.
  • Durch die Varianten der 2a und 2b kann die rein elektrische Antriebseinheit der 1 an unterschiedliche Drehmoment-Anforderungen und Drehzahl-Anforderungen bzw. Geschwindigkeits-Anforderungen einer konkreten Applikation eines Fahrzeugs einfach angepasst werden.
  • 3a bis 5g zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Antriebseinheit 1 der 1 unter Bereitstellung einer hybridischen Antriebseinheit, die neben den beiden elektrischen Maschinen 2 und 3 zusätzlich einen Verbrennungsmotor 16 umfasst.
  • So ist sämtlichen Ausführungsbeispielen der 3a bis 5g gemeinsam, dass die erste elektrische Maschine 2 sowie der Verbrennungsmotor 16 nicht direkt an das Sonnenrad 7 des ersten Planetengetriebes 4 gekoppelt ist, sondern vielmehr über eine von einem dritten Planetengetriebe 17 bereitgestellte Übersetzungsstufe, wobei die elektrische Maschine 2 an ein erstes Element des dritten Planetengetriebes 17 direkt und permanent gekoppelt ist. Bei diesem ersten Element des dritten Planetengetriebes 17, an welches die erste elektrische Maschine 2 permanent gekoppelt ist, handelt es sich in den Varianten der 3a bis 3g um ein Sonnenrad 18 des dritten Planetengetriebes 17.
  • Ein zweites Element des dritten Planetengetriebes 17, bei welchem es sich bei den Varianten der 3a bis 3g um den Steg 19 des Planetengetriebes 17 handelt, ist direkt und permanent an das Sonnenrad 7 des ersten Planetengetriebes 4 gekoppelt.
  • Ein drittes Element des dritten Planetengetriebes 17, bei welchem es sich in 3a bis 3g um das Hohlrad 20 des Planetengetriebes 17 handelt, ist abhängig von der Schaltstellung eines fünften und sechsten formschlüssigen Schaltelements E und F, die zusammen ein Doppelschaltelement 21 ausbilden, entweder an das Gehäuse 10 oder an das zweite Element des dritten Planetengetriebes 17 gekoppelt.
  • So ist in 3a bis 3g dann, wenn das fünfte formschlüssige Schaltelement E geschlossen ist, das Hohlrad 20 des dritten Planetengetriebes 17 an das Gehäuse 10 gekoppelt. Dann hingegen, wenn das sechste formschlüssige Schaltelement F geschlossen ist, ist in 3a bis 3g das Hohlrad 20 des dritten Planetengetriebes 17 an den Steg 19 desselben und damit an das Sonnenrad 7 des ersten Planetengetriebes 4 gekoppelt.
  • Der Verbrennungsmotor 16 ist zusammen mit der ersten elektrischen Maschine 2 an das erste Element des dritten Planetengetriebes 17 gekoppelt, also in 3a bis 3g an das Sonnenrad 18 des dritten Planetengetriebes 17, wobei jedoch der Verbrennungsmotor 16 nicht permanent an dieses Element des dritten Planetengetriebes 17 gekoppelt ist, sondern vielmehr unter Zwischenschaltung einer Trennkupplung 22.
  • Die Varianten der 4a bis 4g unterscheiden sich von den Varianten der 3a bis 3g dadurch, dass die Anbindung der ersten elektrischen Maschine 2 sowie des Verbrennungsmotors 16 an die Elemente des dritten Planetengetriebes 17, welches zwischen die erste elektrische Maschine 2 und den Verbrennungsmotor 16 sowie das Sonnenrad 7 des ersten Planetengetriebes 4 geschaltet ist, unterschiedlich ist. Gleiches gilt für die Varianten der 5a bis 5g.
  • So ist in den Varianten der 4a bis 4g die erste elektrische Maschine 2 sowie der Verbrennungsmotor 16 an das Hohlrad 20 des dritten Planetengetriebes 17 gekoppelt, der Steg 19 desselben ist wiederum permanent an das Sonnenrad 7 des ersten Planetengetriebes 4 gekoppelt.
  • Das Sonnenrad 18 des dritten Planetengetriebes 17 ist in den Varianten der 4a bis 4g abhängig von der Schaltstellung der formschlüssigen Schaltelemente E und F entweder an das Gehäuse 10 oder an den Steg 19 des Planetengetriebes 17 gekoppelt, nämlich derart, dass dann, wenn das formschlüssige Schaltelement E geschlossen ist, das Sonnenrad 18 des dritten Planetengetriebes 17 an das Gehäuse 10 angebunden ist, wohingegen dann, wenn das formschlüssige Schaltelement F geschlossen ist, das Sonnenrad 18 des dritten Planetengetriebes 17 an den Steg 19 desselben und damit an das Sonnenrad 7 des ersten Planetengetriebes 4 gekoppelt ist.
  • In den Ausführungsbeispielen der 5a bis 5g sind die erste elektrische Maschine 2 sowie der Verbrennungsmotor 16 an den Steg 19 des dritten Planetengetriebes 17 gekoppelt. Das Hohlrad 20 des dritten Planetengetriebes 17 ist permanent an das Sonnenrad 7 des ersten Planetengetriebes 4 gekoppelt. Das Sonnenrad 18 des dritten Planetengetriebes 17 ist in 5a bis 5g umschaltbar entweder an den Steg 19 oder an das Gehäuse 10 gekoppelt, und zwar wiederum abhängig von der Schaltstellung des fünften und sechsten formschlüssigen Schaltelements E und F, die wieder zusammen ein Doppelschaltelement 21 ausbilden.
  • 3b und 3c, 4b und 4c und 5b und 5c zeigen Weiterbildungen der Antriebseinheiten, die sich von ihren Grundvarianten der 3a, 4a und 5a in Übereinstimmung zu den Varianten der 2a und 2b zur Grundvariante der 1 lediglich dadurch unterscheiden, dass der Steg 8 des ersten Planetengetriebes 4 nicht unmittelbar an eine abtriebsseitige Welle 11 gekoppelt ist, sondern vielmehr unter Zwischenschaltung des Planetengetriebes 12. Hinsichtlich des Planetengetriebes 12 sei auf die Ausführungen der 2a und 2b verwiesen.
  • In den Varianten der 1, 2a, 2b, 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c, 5a, 5b und 5c ist die erste elektrische Maschine 2 abhängig von der Schaltstellung der zu dem Doppelschaltelement 5 zusammengefassten, formschlüssigen Schaltelemente A und B entweder direkt bzw. unmittelbar an das Sonnenrad 7 des ersten Planetengetriebes 4 oder direkt bzw. unmittelbar an den Steg 8 des ersten Planetengetriebes 4 der jeweiligen Antriebseinheit 1 gekoppelt.
  • Demgegenüber zeigen 3d bis 3g, 4d bis 4g und 5d bis 5g Varianten der Antriebseinheit 1 nach dem ersten Aspekt der Erfindung, bei welcher die erste elektrische Maschine 3 unter Zwischenschaltung eines weiteren Planetengetriebes 23 abhängig von der Schaltstellung der formschlüssigen Schaltelemente A und B entweder an das Sonnenrad 7 oder den Steg 8 des ersten Planetengetriebes 4 gekoppelt ist.
  • So ist in den Varianten der 3d und 3e, den Varianten der 4d und 4e sowie in den Varianten der 5d und 5e die erste elektrische Maschine 2 jeweils an ein Hohlrad 25 des weiteren Planetengetriebes 23 permanent gekoppelt, der Steg 26 desselben ist abhängig von der Schaltstellung der formschlüssigen Schaltelemente A und B entweder an den Steg 8 des ersten Planetengetriebes 4 oder an das Sonnenrad 7 desselben gekoppelt. In den Varianten der 3d, 4d und 5d ist das Sonnenrad 27 dieses Planetengetriebes 23 jeweils permanent an das Gehäuse 10 gekoppelt. In den Varianten der 3e, 4e und 5e ist das Sonnenrad 27 des weiteren Planetengetriebes 23, abhängig von der Schaltstellung eines siebenten formschlüssigen Schaltelements G und eines achten formschlüssigen Schaltelements H entweder an das Gehäuse 10 oder den Steg 26 des Planetengetriebes 23 gekoppelt. Dann, wenn in 3e, 4e und 5e das formschlüssige Schaltelement G geschlossen ist, ist das Sonnenrad 27 des Planetengetriebes 23 an das Gehäuse 10 gekoppelt. Dann hingegen, wenn in 3e, 4e und 5e das formschlüssige Schaltelement H geschlossen ist, ist das Sonnenrad 27 des Planetengetriebes 23 an den Steg 26 desselben gekoppelt.
  • Die formschlüssigen Schaltelemente G und H sind wiederum zu einem Doppelschaltelement 24 zusammengefasst.
  • In den Varianten der 3f und 3g, 4f und 4g sowie 5f und 5g ist die erste elektrische Maschine 2 ebenfalls über ein weiteres Planetengetriebe 23 abhängig von der Schaltstellung der formschlüssigen Schaltelemente A und B entweder an das Sonnenrad 7 oder den Steg 8 des ersten Planetengetriebes 4 gekoppelt, in Varianten der 3f, 3g, 4f, 4g und 5f, 5g greift jedoch die erste elektrische Maschine 2 am Sonnenrad 27 des weiteren Planetengetriebes 23 an. Der Steg 26 desselben ist, abhängig von der Schaltstellung der formschlüssigen Schaltelemente A und B wiederum entweder an das Sonnenrad 7 oder den Steg 8 des ersten Planetengetriebes 4 gekoppelt.
  • In den Varianten der 3f, 4f und 5f ist das Hohlrad 25 des weiteren Planetengetriebes 23 permanent an das Gehäuse 10 gekoppelt. In den Varianten der 3g, 4g und 5g ist das Hohlrad 25 des weiteren Planetengetriebes 23 abhängig von der Schaltstellung des siebenten und achten formschlüssigen Schaltelements G und H entweder an das Gehäuse 10 oder an den Steg 26 des Planetengetriebes 23 angekoppelt.
  • Eine Antriebseinheit 1 nach einem zweiten Aspekt der Erfindung zeigt 6. Das Ausführungsbeispiel der 6 nach dem zweiten Aspekt der Erfindung unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der 1 nach dem ersten Aspekt der Erfindung dadurch, dass das erste Planetengetriebe 4 durch eine Anordnung aus zwei Planetengetrieben 4a und 4b ersetzt ist. 7 zeigt ein Detail der Antriebseinheit 1 der 6 im Bereich dieser beiden Planetengetriebe 4a und 4b.
  • Obwohl nachfolgend die Antriebseinheit nach dem zweiten Aspekt der Erfindung nur unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben wird, sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass in allen Ausführungsbeispielen der 2a bis 5g das erste Planetengetriebe 4 durch eine Anordnung aus zwei Planetengetrieben 4a, 4b gemäß 7 ersetzt werden kann. Alle Varianten der 2a bis 5g können demnach im Zusammenhang mit der Planetengetriebe-Anordnung der 7 genutzt werden.
  • Bei der Antriebseinheit 1 der 6 ist die erste elektrische Maschine 2 an ein Sonnenrad 7 eines ersten Planetengetriebes 4a permanent gekoppelt. Die zweite elektrische Maschine 3 ist abhängig von der Schaltstellung des ersten formschlüssigen Schaltelements A und des zweiten formschlüssigen Schaltelements B, die wiederum zusammen ein Doppelschaltelement 5 bilden, entweder an ein Hohlrad 9b des zweiten Planetengetriebes 4b oder an das Sonnenrad 7a des ersten Planetengetriebes 4a gekoppelt. Dann, wenn das erste formschlüssige Schaltelement A geschlossen ist, sind beide elektrische Maschinen 2 und 3 an das Sonnenrad 7a des ersten Planetengetriebes 4a gekoppelt. Dann hingegen, wenn das zweite formschlüssige Schaltelement B geschlossen ist, ist die zweite elektrische Maschine 3 an das Hohlrad 9b des zweiten Planetengetriebes 4b gekoppelt, die erste elektrische Maschine 2 ist weiterhin an das Sonnenrad 7a des ersten Planetengetriebes 4b gekoppelt.
  • Gemäß 6 ist ein Sonnenrad 7b des zweiten Planetengetriebes 4b permanent an ein Gehäuse 10 gekoppelt. Ferner ist ein Steg 8b des zweiten Planetengetriebes 4b permanent an einen Steg 8a des ersten Planetengetriebes 7a gekoppelt, wobei in 6b der Steg 8a des ersten Planetengetriebes 4a direkt an die abtriebsseitige Welle 11 gekoppelt ist.
  • Ein Hohlrad 9a des ersten Planetengetriebes 7a ist abhängig von der Schaltstellung des dritten formschlüssigen Schaltelements C und des vierten formschlüssigen Schaltelements D, die wiederum zusammen ein Doppelschaltelement 6 bilden, entweder an das Gehäuse 10 oder an den Steg 8a des ersten Planetengetriebes 7a gekoppelt.
  • Die Antriebseinheit 1 der 6 nach dem zweiten Aspekt der Erfindung eignet sich zur Ausführung elektrisch aktiv synchronisierter Lastschaltungen, wobei bei Ausführung einer elektrisch aktiv synchronisierten Lastschaltung die zweite elektrische Maschine 3 eine abtriebsseitige Welle 11 über einen zusätzlichen Gang stützt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebseinheit
    2
    erste elektrische Maschine
    3
    zweite elektrische Maschine
    4
    Planetengetriebe
    4a
    Planetengetriebe
    4b
    Planetengetriebe
    5
    Doppelschaltelement
    6
    Doppelschaltelement
    7
    Sonnenrad
    7a
    Sonnenrad
    7b
    Sonnenrad
    8
    Steg
    8a
    Steg
    8b
    Steg
    9
    Hohlrad
    9a
    Hohlrad
    9b
    Hohlrad
    10
    Gehäuse
    11
    Welle
    12
    Planetengetriebe
    13
    Hohlrad
    14
    Steg
    15
    Sonnenrad
    16
    Verbrennungsmotor
    17
    Planetengetriebe
    18
    Sonnenrad
    19
    Steg
    20
    Hohlrad
    21
    Doppelschaltelement
    22
    Trennkupplung
    23
    weiteres Planetengetriebe
    24
    Doppelschaltelement
    25
    Hohlrad
    26
    Steg
    27
    Sonnenrad
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2012/042137 A1 [0002]

Claims (12)

  1. Antriebseinheit für ein Fahrzeug, wobei die Antriebseinheit mehrere elektrische Maschinen (2, 3), mindestens ein Planentengetriebe (4, 12, 17, 23) und mehrere formschlüssige Schaltelemente (A, B, C, D, E, F, G, H) aufweist, wobei eine erste elektrische Maschine (2) direkt oder indirekt, permanent an ein Sonnenrad (7) eines ersten Planetengetriebes (4) gekoppelt ist, wobei eine zweite elektrische Maschine (3) direkt oder indirekt, abhängig von der Schaltstellung eines ersten formschlüssigen Schaltelements (A) und eines zweiten formschlüssigen Schaltelements (B) entweder an das Sonnenrad (7) des ersten Planetengetriebes (4) oder an einen Steg (8) des ersten Planetengetriebes (4) gekoppelt ist, und wobei ein Hohlrad (9) des ersten Planetengetriebes (4) abhängig von der Schaltstellung eines dritten formschlüssigen Schaltelements (C) und eines vierten formschlüssigen Schaltelements (D) entweder an ein Gehäuse (10) oder an den Steg (8) des ersten Planetengetriebes (4) gekoppelt ist.
  2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (8) des ersten Planetengetriebes (4) entweder direkt oder indirekt über ein zweites Planetengetriebe (12) an eine abtriebseitige Welle (11) gekoppelt ist.
  3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (2) direkt an das Sonnenrad (7) des ersten Planetengetriebes (4) gekoppelt ist.
  4. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (2) indirekt über ein drittes Planetengetriebe (17) an das Sonnenrad (7) des ersten Planetengetriebes (4) gekoppelt ist, wobei die erste elektrische Maschine (2) an ein erstes Element des dritten Planetengetriebes (17) direkt gekoppelt ist, wobei ein zweites Element des dritten Planetengetriebes (17) direkt an das Sonnenrad (7) des ersten Planetengetriebes (4) gekoppelt ist, und wobei abhängig von der Schaltstellung eines fünften und sechsten formschlüssigen Schaltelements (E, F) ein drittes Element des dritten Planetengetriebes (17) entweder an das Gehäuse (10) oder auf das zweite Element des dritten Planetengetriebes (17) gekoppelt ist.
  5. Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Verbrennungsmotor (16) über eine Trennkupplung (22) an das erste Element des dritten Planetengetriebes (17) gekoppelt ist.
  6. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei bei Ausführung einer elektrisch aktiv synchronisierten Lastschaltung die erste elektrische Maschine (2) eine abtriebsseitige Welle (11) stützt.
  7. Antriebseinheit für ein Fahrzeug, wobei die Antriebseinheit mehrere elektrische Maschinen (2, 3), mindestens ein Planentengetriebe (4a, 4b, 12, 17, 23) und mehrere formschlüssige Schaltelemente (A, B, C, D, E, F, G, H) aufweist, wobei eine erste elektrische Maschine (2) direkt oder indirekt, permanent an ein Sonnenrad (7a) eines ersten Planetengetriebes (4a) gekoppelt ist, wobei eine zweite elektrische Maschine (3) direkt oder indirekt, abhängig von der Schaltstellung eines ersten formschlüssigen Schaltelements (A) und eines zweiten formschlüssigen Schaltelements (B) entweder an das Sonnenrad (7a) des ersten Planetengetriebes (4a) oder an ein Hohlrad (9b) eines zweiten Planetengetriebes (4b) gekoppelt ist, wobei ein Sonnenrad (7b) des zweiten Planetengetriebes (4b) permanent an ein Gehäuse (10) gekoppelt ist, wobei ein Steg (8a) des ersten Planetengetriebes (4a) und ein Steg (8b) des zweiten Planetengetriebes (4b) permanent aneinander gekoppelt sind, und wobei ein Hohlrad (8a) des ersten Planetengetriebes (4a) abhängig von der Schaltstellung eines dritten formschlüssigen Schaltelements (C) und eines vierten formschlüssigen Schaltelements (D) entweder an das Gehäuse (10) oder an den Steg (8a) des ersten Planetengetriebes (4a) gekoppelt ist.
  8. Antriebseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (2) indirekt über ein drittes Planetengetriebe (17) an das Sonnenrad (7a) des ersten Planetengetriebes (4a) gekoppelt ist, wobei die erste elektrische Maschine (2) an ein erstes Element des dritten Planetengetriebes (17) direkt gekoppelt ist, wobei ein zweites Element des dritten Planetengetriebes (17) direkt an das Sonnenrad (7a) des ersten Planetengetriebes (4a) gekoppelt ist, und wobei abhängig von der Schaltstellung eines fünften und sechsten formschlüssigen Schaltelements (E, F) ein drittes Element des dritten Planetengetriebes (17) entweder auf das Gehäuse (9) oder auf das zweite Element des dritten Planetengetriebes (17) geschaltet ist.
  9. Antriebseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Verbrennungsmotor (16) über eine Trennkupplung (22) an das erste Element des dritten Planetengetriebes (17) gekoppelt ist.
  10. Antriebseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (2) direkt an das Sonnenrad (7a) des ersten Planetengetriebes (4a) gekoppelt ist.
  11. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (8a) des ersten Planetengetriebes (4a) entweder direkt oder indirekt über ein viertes Planetengetriebe (12) an eine abtriebseitige Welle (11) gekoppelt ist.
  12. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei bei Ausführung einer elektrisch aktiv synchronisierten Lastschaltung die zweite elektrische Maschine (3) eine abtriebsseitige Welle (11) stützt.
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