DE102013218084A1 - Electrically operated drive module - Google Patents
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Abstract
Eine Antriebsbaugruppe umfasst einen ersten Elektromotor mit einer Motorwelle und ein Planetengetriebe mit einem Hohlrad mit einer Innenverzahnung, die mit mehreren an der Innenverzahnung des Hohlrades abrollenden Planetenrädern in Eingriff steht und mit einem Sonnenrad mit einer Außenverzahnung, welche mit den Planetenrädern in Eingriff steht, die an der Außenverzahnung des Sonnenrades abrollen und an einem drehbar gelagerten Planetenträger drehbar gelagert sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Motorwelle (20) des ersten Elektromotors (2) das Sonnenrad (32) des Planetengetriebes (3) antreibt, dass die Antriebsbaugruppe (1) ferner einen zweiten Elektromotor (4) mit einem das Hohlrad (30) des Planetengetriebes (3) antreibenden Rotor (40) umfasst und dass der Planetenträger (33) des Planetengetriebes (3) mit einer Abtriebswelle (13) der Antriebsbaugruppe (1) verbunden ist.A drive assembly includes a first electric motor having a motor shaft and a planetary gear having a ring gear with an internal gear meshing with a plurality of rolling on the internal teeth of the ring gear planetary gears and with a sun gear with external teeth, which is in engagement with the planetary gears on Rolling the outer teeth of the sun gear and are rotatably mounted on a rotatably mounted planet carrier. It is provided that the motor shaft (20) of the first electric motor (2), the sun gear (32) of the planetary gear (3) drives that the drive assembly (1) further comprises a second electric motor (4) with a ring gear (30) of the planetary gear (3) driving rotor (40) and that the planet carrier (33) of the planetary gear (3) with an output shaft (13) of the drive assembly (1) is connected.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsbaugruppe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es ist allgemein bekannt, Antriebsbaugruppen mit einem Elektromotor vorzusehen, um mittels elektrischen Stroms einen Antrieb zu erzielen. Elektromotoren bieten mehrere Vorteile, beispielsweise lassen sie sich, insbesondere im Vergleich zu Verbrennungsmotoren, über einen großen Drehzahlbereich mit einem hohen geleisteten Drehmoment betreiben. The invention relates to a drive assembly according to the preamble of
Nachteilig ist hierbei jedoch, dass in Teilbereichen der möglichen Drehzahlen von Elektromotoren nur ein relativ geringer Wirkungsgrad erzielt werden kann. Insbesondere wenn die Versorgung des Elektromotors nicht über ein Stromnetz sondern über einen Energiespeicher wie z.B. eine Batterie oder einen Akkumulator erfolgt, ist es wünschenswert, eine Antriebsbaugruppe mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad bereitzustellen. Um die vorhandene gespeicherte Energie möglichst effizient zu nutzen. The disadvantage here, however, that in some areas of the possible speeds of electric motors only a relatively low efficiency can be achieved. In particular, if the supply of the electric motor not via a power grid but via an energy storage such. a battery or an accumulator, it is desirable to provide a drive assembly with the highest possible efficiency. To use the existing stored energy as efficiently as possible.
Hierzu kann die Antriebsbaugruppe beispielsweise ein schaltbares Getriebe mit verschiedenen Untersetzungen umfassen, mit welchem die für eine von der Antriebsbaugruppe über einen Abtrieb auszugebende Drehzahl notwendige Drehzahl des Elektromotors verändert werden kann, um den Elektromotor bevorzugt in Drehzahlbereichen zu betreiben, in denen der Wirkungsgrad des Elektromotors vergleichsweise hoch ist. Eine Antriebsbaugruppe für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor mit einem Schaltgetriebe, das wenigstens zwei Gangstufen aufweist ist beispielsweise aus der
Derartige Schaltgetriebe umfassen jedoch mehrere bewegliche Teile, welche einem Verschleiß unterliegen und eine regelmäßigen Wartung erfordern. Ferner führt ein Schaltvorgang während des Betriebs des Elektromotors zu hörbaren und spürbaren Schaltstößen. Da der Elektromotor nach dem Schaltvorgang mit einer nahezu sprunghaft veränderten Drehzahl läuft, kann sich folglich auch das von der Antriebsbaugruppe erzeugte Motorengeräusch sowie auch das geleistete Drehmoment nahezu sprunghaft ändern. Weiterhin kann ein entsprechendes Schaltgetriebe im Vergleich zum Elektromotor ein hohes Gewicht aufweisen. Auch ist die Optimierung des Wirkungsgrades des Elektromotors bei einer vorgegebenen von der Antriebsbaugruppe auszugebenden Drehzahl auf die Auswahl einer der vorhandenen Gänge beschränkt. However, such transmissions include several moving parts which are subject to wear and require regular maintenance. Furthermore, a switching operation during the operation of the electric motor leads to audible and noticeable switching shocks. Since the electric motor runs after the switching process with a virtually abruptly changed speed, consequently, the engine noise generated by the drive assembly as well as the torque produced can change almost leaps and bounds. Furthermore, a corresponding manual transmission in comparison to the electric motor have a high weight. Also, the optimization of the efficiency of the electric motor is limited to the selection of one of the existing gears at a given output from the drive assembly speed.
Aus der
Nachteilig sind bei der beschriebenen Anordnung die Verwendung eines Verbrennungsmotors sowie die direkte Kopplung des zweiten Elektromotors mit dem Antriebselement des Kraftfahrzeugs. Soll der zweite Elektromotor aus einem Stillstand heraus anfahren, muss er bereits bei sehr niedrigen Drehzahlen hohe Antriebsleistungen erbringen und somit mit einem geringen Wirkungsgrad betrieben werden. A disadvantage of the described arrangement, the use of an internal combustion engine and the direct coupling of the second electric motor with the drive element of the motor vehicle. If the second electric motor to start from a standstill out, he has to provide high drive power even at very low speeds and thus operated with a low efficiency.
Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine elektrisch betriebene Antriebsbaugruppe zu schaffen, die in einem großen Drehzahlbereich ohne Schaltgetriebe einen hohen Wirkungsgrad erzielt. The invention has for its object to provide an electrically powered drive assembly that achieves high efficiency in a large speed range without manual transmission.
Diese Aufgabenstellung wird durch eine Antriebsbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This task is solved by a drive assembly with the features of
Danach umfasst eine Antriebsbaugruppe einen ersten Elektromotor mit einer Motorwelle und ein Planetengetriebe mit einem Hohlrad mit einer Innenverzahnung, die mit mehreren an der Innenverzahnung des Hohlrades abrollenden Zahnrädern – den Planetenrädern – in Eingriff steht und mit einem auch als Innenrad bezeichneten Sonnenrad mit einer Außenverzahnung, welche mit den Planetenrädern in Eingriff steht, die an der Außenverzahnung des Sonnenrades abrollen und an einem drehbar gelagerten Planetenträger drehbar gelagert sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Motorwelle des ersten Elektromotors das Sonnenrad des Planetengetriebes antreibt, dass die Antriebsbaugruppe ferner einen zweiten Elektromotor mit einem das Hohlrad des Planetengetriebes antreibenden Rotor umfasst und dass der Planetenträger des Planetengetriebes mit einer Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe verbunden ist. Thereafter, a drive assembly comprises a first electric motor with a motor shaft and a planetary gear with a ring gear with an internal toothing, which is engaged with several rolling on the internal teeth of the ring gear gears - the planet gears - and with a sun gear also referred to as an external gear, which is engaged with the planet gears, which roll on the outer toothing of the sun gear and are rotatably mounted on a rotatably mounted planet carrier. It is provided that the motor shaft of the first electric motor drives the sun gear of the planetary gear, that the drive assembly further comprises a second electric motor having a ring gear driving the ring gear of the planetary gear and that the planet carrier of the planetary gear is connected to an output shaft of the drive assembly.
Es wird ein Planetengetriebe verwendet, um zwei Elektromotoren miteinander zu koppeln. Hierbei werden die von den beiden Elektromotoren ausgegebenen Drehzahlen durch das Planetengetriebe summiert. Eine von der Antriebsbaugruppe auszugebende Drehzahl kann durch verschiedene Kombinationen der einzelnen Motordrehzahlen erzielt werden. Hierbei kann jeweils diejenige Kombination ausgewählt werden, welche den günstigsten d.h. höchsten Wirkungsgrad bietet. A planetary gear is used to couple two electric motors together. Here, the output from the two electric motors speeds are summed by the planetary gear. A speed to be output by the drive assembly may be different Combinations of individual engine speeds can be achieved. Here, in each case that combination can be selected, which offers the cheapest ie highest efficiency.
Für eine vorgegebene Drehzahl und/oder ein vorgegebenes Drehmoment der Abtriebswelle der Antriebseinheit können durch eine geeignete Wahl der Drehzahlen und/oder der Drehmomente des ersten und des zweiten Elektromotors Drehzahlen bzw. Drehmomente des ersten und des zweiten Elektromotors, denen ein geringer Wirkungsgrad zugeordnet ist, weitgehend vermieden werden. Daher kann die Antriebsbaugruppe insbesondere ohne ein nachgeschaltetes Schaltgetriebe eingesetzt werden, um Schaltstöße und abrupte Veränderungen der von der Antriebsbaugruppe erzeugten Geräusche zu vermeiden. For a given speed and / or a predetermined torque of the output shaft of the drive unit can by a suitable choice of the speeds and / or torques of the first and second electric motor speeds or torques of the first and second electric motor, which is associated with low efficiency, be largely avoided. Therefore, the drive assembly can be used in particular without a downstream manual transmission to avoid switching shocks and abrupt changes in the noise generated by the drive assembly.
Um einen einfachen Aufbau der Antriebsbaugruppe zu erzielen, wird der Rotor des zweiten Elektromotors fest mit dem Hohlrad des Planetengetriebes verbunden. Insbesondere wird der Rotor des zweiten Elektromotors dabei einstückig an das Hohlrad des Planetengetriebes angeformt. Das den Rotor des zweiten Elektromotors und das Hohlrad des Planetengetriebes bildende Bauteil wird hierzu als ein einstückig gespritztes Kunststoffteil gefertigt, kann allerdings alternativ auch aus einem Werkstück gefertigt, beispielsweise gefräst werden. In order to achieve a simple structure of the drive assembly, the rotor of the second electric motor is firmly connected to the ring gear of the planetary gear. In particular, the rotor of the second electric motor is integrally formed integrally with the ring gear of the planetary gear. The component forming the rotor of the second electric motor and the ring gear of the planetary gear unit is manufactured for this purpose as a one-piece injection-molded plastic part, but can alternatively also be made of a workpiece, for example milled.
Sowohl der erste als auch der zweite Elektromotor weist eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einer Zylinderachse auf. Werden der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor im Wesentlichen koaxial zueinander ausgerichtet, fallen die Zylinderachsen des ersten und des zweiten Elektromotors zusammen. Eine Drehachse des ersten Elektromotors fällt dabei mit einer Drehachse des zweiten Elektromotors zusammen. Both the first and the second electric motor has a substantially cylindrical shape with a cylinder axis. If the first electric motor and the second electric motor are aligned substantially coaxially with each other, the cylinder axes of the first and second electric motors coincide. A rotation axis of the first electric motor coincides with a rotation axis of the second electric motor.
Ferner ist der zweite Elektromotor derart ausgestaltet, dass er den ersten Elektromotor aufnimmt. Dabei kann der erste Elektromotor zumindest an seiner Mantelfläche von dem zweiten Elektromotor zumindest teilweise umschlossen sein. Des Weiteren ist der erste Elektromotor als ein Innenläufer ausgestaltet, der zweite Elektromotor als ein Außenläufer. Diese Anordnung ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise der Antriebsbaugruppe, da sowohl ein Stator des ersten Elektromotors als auch ein Stator des zweiten Elektromotors an einem gemeinsamen Träger festgelegt werden können. Further, the second electric motor is configured to receive the first electric motor. In this case, the first electric motor can be at least partially enclosed by the second electric motor at least on its lateral surface. Furthermore, the first electric motor is designed as an internal rotor, the second electric motor as an external rotor. This arrangement allows a particularly compact design of the drive assembly, since both a stator of the first electric motor and a stator of the second electric motor can be fixed to a common carrier.
Die Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe kann mittels einer Drehung eines Rotors des ersten und/oder des zweiten Elektromotors in eine Drehung in beiden möglichen Drehrichtungen, d.h. sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegen dem Uhrzeigersinn, versetzt werden. Hierzu sind beide Elektromotoren in beide Drehrichtungen drehbar. Insbesondere wenn der zweite Elektromotor den ersten Elektromotor zumindest teilweise umschließt und somit von größeren Abmessungen als dieser ist, kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der zweite Elektromotor lediglich zur Drehung in eine der Drehrichtungen ausgestaltet und vorgesehen ist. Soll in diesem Fall eine in die andere Drehrichtung gerichtete Drehung der Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe erfolgen, wird dies durch eine entsprechende Drehung des ersten Elektromotors erzielt, welcher zur Drehung in beiden Drehrichtungen vorgesehen ist. Werden beide Elektromotoren in derselben Drehrichtung betrieben, d.h. ihre Rotoren in derselben Drehrichtung rotiert, so addieren sich die Drehfrequenzen, d.h. Drehzahlen der beiden Elektromotoren gemäß der jeweiligen Untersetzungen zwischen der Außenverzahnung des Sonnenrades und den Planetenrädern bzw. zwischen der Innenverzahnung des Hohlrades und den Planetenrädern. Werden die beiden Elektromotoren hingegen in unterschiedlichen Drehrichtungen betrieben, werden ihre Drehzahlen gemäß der jeweiligen Untersetzungen subtrahiert. Demzufolge kann eine sehr geringe Drehzahl der Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe auch bei vergleichsweise hohen Drehzahlen beider Elektromotoren erreicht werden. The output shaft of the drive assembly may be rotated by rotation of a rotor of the first and / or second electric motors into either of two possible directions of rotation, i. both clockwise and counterclockwise. For this purpose, both electric motors are rotatable in both directions of rotation. In particular, when the second electric motor at least partially surrounds the first electric motor and is therefore of larger dimensions than this, but can also be provided that the second electric motor is designed and provided only for rotation in one of the directions of rotation. If, in this case, a rotation of the output shaft of the drive assembly directed in the other direction of rotation takes place, this is achieved by a corresponding rotation of the first electric motor, which is provided for rotation in both directions of rotation. If both electric motors are operated in the same direction of rotation, i. their rotors rotate in the same direction of rotation, so add the rotation frequencies, i. Speeds of the two electric motors according to the respective ratios between the outer toothing of the sun gear and the planetary gears or between the internal toothing of the ring gear and the planetary gears. If the two electric motors, however, operated in different directions of rotation, their speeds are subtracted according to the respective ratios. Consequently, a very low speed of the output shaft of the drive assembly can be achieved even at relatively high speeds of both electric motors.
Zur Steuerung des ersten Elektromotors und des zweiten Elektromotors, insbesondere zur Steuerung von deren Drehzahlen und/oder Drehmomenten umfasst die Antriebsbaugruppe eine Steuerungseinheit. Diese steuert den ersten und den zweiten Elektromotor entweder mittels Steuersignalen, während der erste und der zweite Elektromotor anderweitig mit Strom versorgt sind, oder indem sie diesen direkt als Spannungs- bzw. Stromversorgung dient und hierzu z.B. die Spannung und/oder den Stromfluss steuert. For controlling the first electric motor and the second electric motor, in particular for controlling their rotational speeds and / or torques, the drive assembly comprises a control unit. This controls the first and the second electric motor either by means of control signals, while the first and the second electric motor are otherwise supplied with power, or by serving directly as a voltage or power supply for this purpose, e.g. controls the voltage and / or the current flow.
Die Steuerungseinheit stellt die Drehzahlen und/oder die ausgeübten Drehmomente des ersten Elektromotors und des zweiten Elektromotors in Abhängigkeit von Soll-Werten, also mindestens einer vorgegebenen Drehzahl, mit der die Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe drehen soll, und/oder mindestens einem vorgegebenen Drehmoment, welches die Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe ausüben soll, ein. Hierbei stellt sie den ersten und den zweiten Elektromotor derart ein, dass über das Planetengetriebe die Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe mit der vorgegebenen Drehzahl rotiert und/oder das vorgegebene Drehmoment ausübt. Darüber hinaus kann die Steuerungseinheit für die Steuerung aktuelle Ist-Werte einbeziehen sowie zu erwartende zukünftig einzustellende Soll-Werte. Dabei kann die Steuerungseinheit beide Elektromotoren gleichermaßen einbeziehen oder auch vorrangig den ersten Elektromotor in Abhängigkeit der aktuellen Drehzahl und/oder des aktuell geleisteten Drehmoments des zweiten Elektromotors und eines Ist-, Soll- oder erwarteten Soll-Werts der Drehzahl und/oder des Drehmoments der Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe einstellen. Bei veränderten Soll-Werten kann somit vorrangig die Drehzahl und/oder das Drehmoment des ersten Elektromotors verstellt werden, während der zweite Elektromotor nicht oder nur geringfügig verstellt wird. Die Steuerungseinheit kann über geeignete Eingabemittel verfügen, über die Soll-Werte eingegeben werden können. Die Eingabe eines Soll-Werts kann automatisch oder manuell durch einen Benutzer, beispielsweise mittels eines Gaspedals oder eines Gaszugs, erfolgen. Die Antriebsbaugruppe kann über Mittel zur Bestimmung mindestens eines Ist-Wertes einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments der Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe, des ersten Elektromotors und/oder des zweiten Elektromotors verfügen. The control unit sets the rotational speeds and / or the applied torques of the first electric motor and the second electric motor as a function of desired values, ie at least one predetermined rotational speed with which the output shaft of the drive assembly is to rotate, and / or at least one predetermined torque, which Output shaft of the drive assembly should exercise, a. Here, it adjusts the first and the second electric motor in such a way that via the planetary gear, the output shaft of the drive assembly rotates at the predetermined speed and / or exerts the predetermined torque. In addition, the control unit for the control can include current actual values as well as expected future values to be set in the future. In this case, the control unit may equally include both electric motors or primarily the first electric motor as a function of the current speed and / or the currently supplied torque of the second electric motor and an actual, desired or expected desired value of the speed and / or Set the torque of the output shaft of the drive assembly. With changed setpoint values, the speed and / or the torque of the first electric motor can thus be adjusted as a priority, while the second electric motor is not or only slightly adjusted. The control unit may have suitable input means via which target values can be entered. The input of a desired value can be done automatically or manually by a user, for example by means of an accelerator pedal or a throttle cable. The drive module may have means for determining at least one actual value of a rotational speed and / or a torque of the output shaft of the drive assembly, of the first electric motor and / or of the second electric motor.
Die Steuerungseinheit stellt die Drehzahl und/oder das Drehmoment des ersten Elektromotors und des zweiten Elektromotors in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Drehzahl, mit der sich die Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe drehen soll, und/oder einem vorgegebenen Drehmoment, welches die Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe ausüben soll, ein. Ferner kann die Steuerungseinheit die Drehzahl und/oder das Drehmoment eines der Elektromotoren in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder dem Drehmoment des jeweils anderen Elektromotors und einer vorgegebenen Drehzahl und/oder einem vorgegebenen Drehmoment der Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe einstellen. The control unit sets the rotational speed and / or the torque of the first electric motor and the second electric motor in dependence on a predetermined rotational speed with which the output shaft of the drive assembly is to rotate, and / or a predetermined torque which is to exert the output shaft of the drive assembly , Furthermore, the control unit can set the rotational speed and / or the torque of one of the electric motors as a function of the rotational speed and / or the torque of the respective other electric motor and a predetermined rotational speed and / or a predetermined torque of the output shaft of the drive assembly.
Zur Einstellung einer vorgegebenen Drehzahl und/oder eines vorgegebenen Drehmoments der Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe stellt die Steuerungseinheit die Drehzahl des ersten Elektromotors und/oder des zweiten Elektromotors derart ein, dass die Drehzahl des ersten Elektromotors und/oder des zweiten Elektromotors oberhalb einer bestimmten Drehzahl oder innerhalb eines bestimmten Bereichs von Drehzahlen liegt. To set a predetermined speed and / or a predetermined torque of the output shaft of the drive assembly, the control unit sets the speed of the first electric motor and / or the second electric motor such that the rotational speed of the first electric motor and / or the second electric motor above a certain speed or within a certain range of speeds.
Ferner stellt die Steuerungseinheit die Drehzahl und/oder das Drehmoment des ersten Elektromotors und die Drehzahl und/oder das Drehmoment des zweiten Elektromotors derart ein, dass ein Wirkungsgrad der Antriebsbaugruppe maximiert wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, bestimmte Drehzahlen, insbesondere niedrige Drehzahlen, weitestgehend zu vermeiden, z.B. durch eine gegenläufige Drehung beider Elektromotoren. Further, the control unit sets the speed and / or the torque of the first electric motor and the speed and / or the torque of the second electric motor such that an efficiency of the drive assembly is maximized. This can be achieved, for example, by avoiding as far as possible certain speeds, in particular low speeds, e.g. by an opposite rotation of both electric motors.
Zu Berechnung von in Bezug auf den Wirkungsgrad und die Leistung der Antriebsbaugruppe optimierten Drehzahlen und/oder Drehmomenten des ersten und zweiten Elektromotors umfasst die Steuerungseinheit eine Berechnungseinheit. Diese berechnet zu mindestens einem Ist-, Soll- und/oder erwarteten Soll-Wert der Drehzahl und/oder des Drehmoments der Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe entsprechende Drehzahlen und/oder Drehmomente des ersten Elektromotors und des zweiten Elektromotors derart, dass der Wirkungsgrad der Antriebsbaugruppe maximiert wird. Hierbei kann die Berechnungseinheit mindestens einen Algorithmus verwenden. Einen erwarteten Soll-Wert einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments der Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe kann die Berechnungseinheit beispielsweise aus Ist- und/oder Soll-Werten und/oder anhand von vorbestimmten oder häufig wiederkehrenden Mustern von zeitlich aufeinanderfolgenden Soll-Werten bestimmen. In order to calculate rotational speeds and / or torques of the first and second electric motors which are optimized in terms of the efficiency and the power of the drive assembly, the control unit comprises a calculation unit. This calculates for at least one actual, desired and / or expected nominal value of the rotational speed and / or the torque of the output shaft of the drive assembly corresponding rotational speeds and / or torques of the first electric motor and the second electric motor such that the efficiency of the drive assembly is maximized , In this case, the calculation unit can use at least one algorithm. An expected target value of a rotational speed and / or a torque of the output shaft of the drive assembly may be determined by the calculation unit, for example, from actual and / or desired values and / or based on predetermined or frequently recurring patterns of time-sequential target values.
Die Antriebsbaugruppe kann des Weiteren eine Speichereinheit umfassen, welche dazu ausgebildet ist, zu vorgegebenen Drehzahlen und/oder Drehmomenten der Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe Informationen zur Maximierung des Wirkungsgrades der Antriebsbaugruppe zu speichern. Die Berechnungseinheit kann zur Berechnung einer Änderung der Drehzahlen des ersten Elektromotors und des zweiten Elektromotors in der Speichereinheit gespeicherte Informationen auslesen und verwenden. Beispielsweise kann die Speichereinheit Informationen über die Abhängigkeit des Wirkungsgrads von der Drehzahl und/oder dem ausgeübten Drehmoment des ersten und des zweiten Elektromotors sowie allgemein Parameter für den mindestens einen Algorithmus der Berechnungseinheit speichern, auslesen und verwenden. The drive assembly may further include a memory unit configured to store information for maximizing the efficiency of the drive assembly at predetermined speeds and / or torques of the output shaft of the drive assembly. The calculation unit may read and use information stored in the storage unit to calculate a change in the rotational speeds of the first electric motor and the second electric motor. For example, the memory unit may store, read out and use information about the dependence of the efficiency on the rotational speed and / or the exerted torque of the first and the second electric motor as well as generally parameters for the at least one algorithm of the calculation unit.
Es existieren mehrere Möglichkeiten, die Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe, ausgehend von einem Stillstand des Rotors des ersten Elektromotors und des Rotors des zweiten Elektromotors und somit auch einem Stillstand der Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe, auf eine bestimmte Drehzahl zu bringen. Beispielsweise kann lediglich einer der beiden Elektromotoren aktiviert werden. Die Steuerungseinheit kann zur Einstellung einer vorgegebenen Drehzahl der Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe jedoch auch wie folgt vorgehen. Zunächst werden beide Rotoren auf hohe, gegenläufig gerichtete Drehzahlen beschleunigt, wobei das Verhältnis der Drehzahlen dem Verhältnis der Untersetzungen der beiden Rotoren zur Abtriebswelle entspricht, sodass die Abtriebswelle während der Beschleunigung der Rotoren nicht zum Rotieren gebracht wird. Daraufhin wird einer der Rotoren abgebremst. Durch die Differenz der (mit den entsprechenden Untersetzungen multiplizierten) Drehzahlen der Rotoren ergibt sich daraus die gewünschte, d.h. vorgegebene Rotation der Abtriebswelle. Durch eine derartige Vorgehensweise wird erreicht, dass aus einem Stillstand heraus, d.h. bei einem Anfahren der Antriebsbaugruppe, niedrige Drehzahlen, die einen besonders niedrigen Wirkungsgrad aufweisen, besonders schnell durchfahren werden, da noch keine Arbeit über die Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe verrichtet wird. Sind Drehzahlen erreicht, die in einem bezüglich des Wirkungsgrades günstigen Bereich liegen, kann die Drehzahl von einem der Elektromotoren reduziert werden, wobei die Abtriebswelle beschleunigt wird. Somit wird die Abtriebswelle aus dem Stillstand heraus mit bereits hoch und damit effizient drehenden Elektromotoren in eine Rotation versetzt. Ähnlich kann die Steuerungseinheit auch bei einer endlichen aktuellen Drehzahl (d.h. Ist-Drehzahl) der Abtriebswelle der Antriebsbaugruppe die Drehzahlen und/oder ausgeübten Drehmomente des ersten und des zweiten Elektromotors ändern, ohne dass die Drehzahl und/oder das Drehmoment der Abtriebswelle verändert werden. There are several ways to bring the output shaft of the drive assembly, starting from a standstill of the rotor of the first electric motor and the rotor of the second electric motor and thus also a standstill of the output shaft of the drive assembly to a certain speed. For example, only one of the two electric motors can be activated. However, the control unit can also proceed as follows to set a predetermined speed of the output shaft of the drive assembly. First, both rotors are accelerated to high, counter-rotating speeds, the ratio of the speeds corresponding to the ratio of the ratios of the two rotors to the output shaft, so that the output shaft is not caused to rotate during the acceleration of the rotors. Then one of the rotors is decelerated. The difference of the (multiplied by the corresponding ratios) speeds of the rotors results in the desired, ie predetermined rotation of the output shaft. By such a procedure it is achieved that from a standstill, ie at a start of the drive assembly, low speeds, which have a particularly low efficiency, are traversed particularly fast because no work is done on the output shaft of the drive assembly. Are speeds reached that in terms of efficiency Favorable range, the speed of one of the electric motors can be reduced, the output shaft is accelerated. Thus, the output shaft is set from standstill with already high and thus efficiently rotating electric motors in a rotation. Similarly, even at a finite current speed (ie actual speed) of the output shaft of the drive assembly, the control unit may change the speeds and / or applied torques of the first and second electric motors without altering the speed and / or torque of the output shaft.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, insbesondere ein Automobil, Fahrrad, Motorrad oder Roller, bereitgestellt, welches zumindest eine Antriebsbaugruppe gemäß einer beliebigen der beschriebenen Ausführungsformen oder gemäß einer beliebigen Kombination von hierin beschriebenen Ausführungsformen und Aspekten umfasst. According to a further aspect of the invention, there is provided an electrically powered vehicle, in particular an automobile, bicycle, motorcycle or scooter, comprising at least one drive assembly according to any of the described embodiments or any combination of embodiments and aspects described herein.
Dadurch, dass die Antriebsbaugruppe einen höheren Gesamtwirkungsgrad aufweist als ein üblicher elektromotorischer Antrieb, kann bei unveränderter Kapazität eines Stromspeichers des Fahrzeugs eine größere Reichweite des Fahrzeugs erreicht werden. Alternativ kann die Kapazität des Stromspeichers, z.B. eines Akkumulators, verringert werden, wodurch die Herstellkosten des Fahrzeugs reduziert werden können. Due to the fact that the drive assembly has a higher overall efficiency than a conventional electromotive drive, a larger range of the vehicle can be achieved with unchanged capacity of a current storage of the vehicle. Alternatively, the capacity of the power store, e.g. an accumulator can be reduced, whereby the manufacturing cost of the vehicle can be reduced.
Es sei angemerkt, dass die Antriebsbaugruppe auch als Generator zur Umwandlung einer kinetischen Energie des Fahrzeugs in elektrischen Strom verwendet werden kann und die gewonnene Energie z.B. in dem Stromspeicher des Fahrzeugs speichert. It should be noted that the drive assembly can also be used as a generator for converting a kinetic energy of the vehicle into electric power and the energy obtained is e.g. stored in the power storage of the vehicle.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to the figures based on embodiments. Show it:
Der erste Elektromotor
Der Rotor
An der Rückseite des Rotors
Der Planetenträger
Weiterhin umfasst die Antriebsbaugruppe
Die Antriebsbaugruppe
Die Antriebsbaugruppe
Die zylinderförmige Anordnung von zwei Elektromotoren, in der der erste Elektromotor
An der dem Gehäusedeckel
Die Motorwelle
Zwischen dem Hohlrad
Die Drehzahlen der Rotoren
Die drehbaren Bauteile der Antriebsbaugruppe
Die Steuerungseinheit
Die Antriebsbaugruppe
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch bei gänzlich anders gearteten Ausführungsformen verwirklichen. The idea underlying the invention is not limited to the above-described embodiments, but can in principle be realized even in completely different types of embodiments.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Antriebsbaugruppe drive assembly
- 10 10
- Gehäusedeckel housing cover
- 11 11
- Gehäusedeckel housing cover
- 110 110
- Randfläche edge surface
- 111 111
- Öffnung opening
- 12 12
- Gehäuse casing
- 120 120
- Verbindungsstreben connecting struts
- 13 13
- Abtriebswelle output shaft
- 14 14
- Statorträger stator
- 2 2
- erster Elektromotor first electric motor
- 20 20
- Motorwelle motor shaft
- 21 21
- Stator stator
- 22 22
- Rotor rotor
- 3 3
- Planetengetriebe planetary gear
- 30 30
- Hohlrad ring gear
- 300 300
- Innenverzahnung internal gearing
- 31 31
- Planetenrad planet
- 32 32
- Sonnenrad sun
- 320 320
- Außenverzahnung external teeth
- 321 321
- Aufnahme admission
- 33 33
- Planetenträger planet carrier
- 330 330
- Stufe step
- 4 4
- zweiter Elektromotor second electric motor
- 40 40
- Rotor rotor
- 41 41
- Stator stator
- 42 42
- Rückschlussring Return ring
- 43 43
- Magnet magnet
- 44 44
- Rückwand rear wall
- 440 440
- Öffnung opening
- 5 5
- Steuerungseinheit control unit
- 50 50
- Berechnungseinheit calculation unit
- 51 51
- Speichereinheit storage unit
- 52, 53 52, 53
- Signalkabel signal cable
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 202005019438 U1 [0003] DE 202005019438 U1 [0003]
- DE 102011018959 A1 [0005] DE 102011018959 A1 [0005]
Claims (16)
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- 2013-09-10 DE DE102013218084.5A patent/DE102013218084A1/en not_active Withdrawn
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