DE102014213650A1 - Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die Antriebseinrichtung (1) aufweisend eine erste elektrische Maschine (EM1) mit einer ersten Antriebswelle, eine zweite elektrische Maschine (EM2) mit einer zweiten Antriebswelle, einen Planetenradsatz (P) mit einen Sonnenrad (PA), Planetenrädern, einem Planetenträger (PB) und einem Hohlrad (PC) und eine Abtriebswelle, wobei die erste Antriebswelle mit dem Sonnenrad (PA), die zweite Antriebswelle mit dem Planetenträger (PB) und die Abtriebswelle mit dem Hohlrad (PC) verbunden ist, um die Antriebseinrichtung (1) baulich und/oder funktional zu verbessern.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die Antriebseinrichtung aufweisend eine erste elektrische Maschine mit einer ersten Antriebswelle, eine zweite elektrische Maschine mit einer zweiten Antriebswelle, einen Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, Planetenrädern, einem Planetenträger und einem Hohlrad und eine Abtriebswelle.
  • Aus der DE 10 2012 204 717 A1 ist eine elektromotorische Antriebseinrichtung bekannt für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten elektrischen Maschine, einer zweiten elektrischen Maschine und einer Getriebeeinrichtung mit einem Planetenradsatz, einem Stirnradgetriebe und einem Abtrieb, bei der das Stirnradgetriebe einen ersten Radsatz mit einer ersten Übersetzung, einen zweiten Radsatz mit einer zweiten Übersetzung und eine Schalteinrichtung aufweist, das in eine erste Schaltstellung oder in eine zweite Schaltstellung schaltbar ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Antriebseinrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll ein Antrieb nur mithilfe der ersten elektrischen Maschine, nur mithilfe der zweiten elektrischen Maschine oder sowohl mithilfe der ersten elektrischen Maschine als auch mithilfe der zweiten elektrischen Maschine ermöglicht werden. Insbesondere soll abhängig von einer Lastanforderung jeweils ein energetisch günstigster Antrieb nutzbar sein. Insbesondere sollen elektrische Antriebe mit einer verringerten Leistung einsetzbar sein. Insbesondere soll ein Aufwand reduziert sein. Insbesondere soll ein Kostenaufwand reduziert sein. Insbesondere soll ein Bauraumbedarf reduziert sein. Insbesondere soll ein Gewicht reduziert sein. Insbesondere soll eine Effizienz erhöht sein. Insbesondere soll eine Reichweite erhöht sein. Insbesondere soll eine Größe eines elektrischen Energiespeichers reduziert sein.
  • Die Aufgabe wird gelöst mit einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die Antriebseinrichtung aufweisend eine erste elektrische Maschine mit einer ersten Antriebswelle, eine zweite elektrische Maschine mit einer zweiten Antriebswelle, einen Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, Planetenrädern, einem Planetenträger und einem Hohlrad und eine Abtriebswelle, wobei die erste Antriebswelle mit dem Sonnenrad, die zweite Antriebswelle mit dem Planetenträger und die Abtriebswelle mit dem Hohlrad verbunden ist.
  • Das Kraftfahrzeug kann ein Lastkraftwagen (LKW) sein. Das Kraftfahrzeug kann ein Nutzfahrzeug (NFZ) sein. Das Kraftfahrzeug kann ein Personenkraftwagen (PKW) sein. Das Kraftfahrzeug kann ein Elektrofahrzeug sein. Das Kraftfahrzeug kann ausschließlich mit elektrischer Energie antreibbar sein. Das Kraftfahrzeug kann wenigstens einen elektrischen Energiespeicher aufweisen. Der wenigstens eine elektrische Energiespeicher kann ein Akku sein. Dem Kraftfahrzeug kann elektrische Energie von außen zuführbar sein.
  • Die erste elektrische Maschine kann einen ersten Stator aufweisen. Die Antriebseinrichtung kann ein Gehäuse aufweisen. Der erste Stator kann gehäusefest angeordnet sein. Die erste elektrische Maschine kann einen ersten Rotor aufweisen. Der erste Rotor kann mit der ersten Antriebswelle verbunden sein. Die zweite elektrische Maschine kann einen zweiten Stator aufweisen. Der zweite Stator kann gehäusefest angeordnet sein. Die zweite elektrische Maschine kann einen zweiten Rotor aufweisen. Der zweite Rotor kann mit der zweiten Antriebswelle verbunden sein. Wenigstens eine der elektrischen Maschinen kann eine Synchronmaschine sein. Wenigstens eine der elektrischen Maschinen kann wenigstens eine Wicklung aufweisen. Wenigstens eine der elektrischen Maschinen kann als Motor betreibbar sein. Wenigstens eine der elektrischen Maschinen kann als Generator betreibbar sein. Zur Ansteuerung der elektrischen Maschinen kann eine elektronische Steuereinrichtung vorgesehen sein. Die Steuereinrichtung kann eine Leistungselektronik aufweisen.
  • Der Planetenradsatz kann eine erste Welle aufweisen. Die erste Welle kann mit dem Sonnenrad verbunden sein. Der Planetenradsatz kann eine zweite Welle aufweisen. Die zweite Welle kann mit dem Planetenträger verbunden sein. Der Planetenradsatz kann eine dritte Welle aufweisen. Die dritte Welle kann mit dem Hohlrad verbunden sein. Die erste Antriebswelle der ersten elektrischen Maschine kann mit der zweiten Welle des Planetenradsatzes verbunden sein. Die zweite Antriebswelle der zweiten elektrischen Maschine kann mit der ersten Welle des Planetenradsatzes verbunden sein. Die Wellen des Planetenradsatzes können zueinander koaxial angeordnet sein. Die erste Welle und die zweite Welle können zu einer ersten Seite des Planetenradsatzes axial nach Außen geführt sein. Die zweite Welle kann eine Hohlwelle sein. Die dritte Welle kann zu einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Planetenradsatzes axial nach Außen geführt sein. Die erste elektrische Maschine, die zweite elektrische Maschine und der Planetenradsatz können zueinander koaxial angeordnet sein. „Verbunden“ kann vorliegend insbesondere „drehfest verbunden“ bedeuten. Dem Planetenradsatz kann wenigstens eine Stirnradstufe nachgeschaltet sein.
  • Die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine können axial auf derselben Seite des Planetenradsatzes angeordnet sein. Die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine können auf der ersten Seite des Planetenradsatzes angeordnet sein.
  • Die Antriebseinrichtung kann ein erstes Schaltelement zum Bremsen oder Festhalten der ersten Antriebswelle aufweisen. Das erste Schaltelement kann ein erstes Kupplungsteil und ein zweites Kupplungsteil aufweisen. Das erste Kupplungsteil des ersten Schaltelements kann gehäusefest angeordnet sein. Das zweite Kupplungsteil des ersten Schaltelements kann mit der zweiten Welle des Planetenradsatzes verbunden sein. Das erste Schaltelement kann eine Kupplung sein. Das erste Schaltelement kann eine kraftschließende, insbesondere reibschließende, Kupplung sein. Das erste Schaltelement kann eine formschließende Kupplung sein.
  • Die Antriebseinrichtung kann ein zweites Schaltelement zum Bremsen oder Festhalten der zweiten Antriebswelle aufweisen. Das zweite Schaltelement kann ein erstes Kupplungsteil und ein zweites Kupplungsteil aufweisen. Das erste Kupplungsteil des zweiten Schaltelements kann gehäusefest angeordnet sein. Das zweite Kupplungsteil des zweiten Schaltelements kann mit der ersten Welle des Planetenradsatzes verbunden sein. Das zweite Schaltelement kann eine Kupplung sein. Das zweite Schaltelement kann eine kraftschließende, insbesondere reibschließende, Kupplung sein. Das zweite Schaltelement kann eine formschließende Kupplung sein.
  • Zur Ansteuerung des ersten Schaltelements und/oder des zweiten Schaltelements kann eine elektronische Steuereinrichtung vorgesehen sein.
  • Das erste Schaltelement, die erste elektrische Maschine, die zweite elektrische Maschine und das zweite Schaltelement können axial auf derselben Seite des Planetenradsatzes angeordnet sein. Das erste Schaltelement, die erste elektrische Maschine, die zweite elektrische Maschine und das zweite Schaltelement können auf der ersten Seite des Planetenradsatzes angeordnet sein. Die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine können axial zwischen dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement angeordnet sein. Ausgehend von dem Planetenradsatz können zunächst das erste Schaltelement, nachfolgend die erste elektrische Maschine, nachfolgend die zweite elektrische Maschine und nachfolgend das zweite Schaltelement angeordnet sein.
  • Die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine können zumindest annähernd gleiche Leistungen aufweisen. Die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine können unterschiedliche Leistungen aufweisen.
  • Die Antriebseinrichtung kann in einer ersten Betriebsart betreibbar sein, in der die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle drehen. In der ersten Betriebsart kann ein Antrieb sowohl mithilfe der ersten elektrischen Maschine als auch mithilfe der zweiten elektrischen Maschine erfolgen. In der ersten Betriebsart kann die Antriebseinrichtung als elektrischer Variator betreibbar sein. In der ersten Betriebsart können eine Drehzahl der ersten elektrischen Maschine und eine Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine zueinander ein variables Verhältnis aufweisen.
  • Die Antriebseinrichtung kann in einer zweiten Betriebsart betreibbar sein, in der die erste Antriebswelle dreht und die zweite Antriebswelle festgehalten ist. In der zweiten Betriebsart kann die zweite Welle des Planetenradsatzes drehen und die erste Welle des Planetenradsatzes festgehalten sein. Die zweite Antriebswelle kann mithilfe des zweiten Schaltelements festgehalten sein. Die zweite Antriebswelle kann mithilfe der zweiten elektrischen Maschine festgehalten sein. In der zweiten Betriebsart kann die Antriebseinrichtung eine feste Übersetzung aufweisen. In der zweiten Betriebsart kann die Antriebseinrichtung eine Übersetzung iget = i0/(i0 – 1) aufweisen. In der zweiten Betriebsart kann die Antriebseinrichtung eine Übersetzung 0 < iget < 1 aufweisen. Die zweite Betriebsart kann zum Fahren mit hohen Geschwindigkeiten dienen.
  • Die Antriebseinrichtung kann in einer dritten Betriebsart betreibbar sein, in der die erste Antriebswelle festgehalten ist und die zweite Antriebswelle dreht. In der dritten Betriebsart kann die erste Welle des Planetenradsatzes drehen und die zweite Welle des Planetenradsatzes festgehalten sein. Die erste Antriebswelle kann mithilfe des ersten Schaltelements festgehalten sein. Die erste Antriebswelle kann mithilfe der ersten elektrischen Maschine festgehalten sein. In der dritten Betriebsart kann die Antriebseinrichtung eine Übersetzung iget = i0 aufweisen. Die zweite Betriebsart kann zum Fahren in einem Leicht-/Teillastbereich dienen. Die zweite Betriebsart kann zum Fahren mit niedrigen Geschwindigkeiten dienen.
  • Die Antriebseinrichtung kann in einer vierten Betriebsart betreibbar sein, in der die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle festgehalten sind. In der vierten Betriebsart können die erste Welle des Planetenradsatzes und die zweite Welle des Planetenradsatzes festgehalten sein. Die erste Antriebswelle kann mithilfe des ersten Schaltelements festgehalten sein. Die erste Antriebswelle kann mithilfe der ersten elektrischen Maschine festgehalten sein. Die zweite Antriebswelle kann mithilfe des zweiten Schaltelements festgehalten sein. Die zweite Antriebswelle kann mithilfe der zweiten elektrischen Maschine festgehalten sein. Die vierte Betriebsart kann in einem Stillstand und/oder als Parkbremse genutzt werden.
  • Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
  • Mit der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung ist ein Antrieb nur mithilfe der ersten elektrischen Maschine, nur mithilfe der zweiten elektrischen Maschine oder sowohl mithilfe der ersten elektrischen Maschine als auch mithilfe der zweiten elektrischen Maschine ermöglicht. Abhängig von einer Lastanforderung ist jeweils ein energetisch günstigster Antrieb nutzbar. Es sind elektrische Antriebe mit einer verringerten Leistung einsetzbar. Ein Aufwand ist reduziert. Ein Kostenaufwand ist reduziert. Ein Bauraumbedarf ist reduziert. In einem Nutzfahrzeug können Komponenten eines Personenkraftwagens verwendet werden. Ein Gewicht ist reduziert. Eine Effizienz ist erhöht. Eine Reichweite ist erhöhbar. Eine Größe eines elektrischen Energiespeichers ist reduzierbar.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Figur näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
  • Die Figur zeigt schematisch und beispielhaft eine Antriebseinrichtung für ein Elektrofahrzeug mit zwei elektrischen Maschinen, zwei Schaltelemente und einem Planetenradsatz.
  • Die Antriebseinrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf. Die Antriebseinrichtung 1 weist eine erste elektrische Maschine EM1 und eine zweite elektrische Maschine EM2 auf. Die erste elektrische Maschine EM1 weist einen gehäusefesten Stator ST1 und einen Rotor RT1 auf. Die zweite elektrische Maschine EM2 weist einen gehäusefesten Stator ST2 und einen Rotor RT2 auf.
  • Der Planetenradsatz P weist ein Sonnenrad PA, ein Hohlrad PC, Planetenräder, die sowohl mit dem Sonnenrad PA als auch mit dem Hohlrad PC in Eingriff stehen, und einen Planetenträger PB, der die Planetenräder trägt, auf.
  • Die Antriebseinrichtung 1 weist ein erstes Schaltelement S1 und ein zweites Schaltelement S1 auf. Das erste Schaltelement S1 weist ein erstes gehäusefestes Kupplungsteil S11 und ein zweites Kupplungsteil S12 auf. Das zweite Schaltelement S2 weist ein erstes gehäusefestes Kupplungsteil S21 und ein zweites Kupplungsteil S22 auf.
  • Der Rotor RT1 der ersten elektrischen Maschine EM1 und das zweite Kupplungsteil S12 des ersten Schaltelements S1 sind mit dem Planetenträger PB drehfest verbunden. Der Rotor RT2 der zweiten elektrischen Maschine EM2 und das zweite Kupplungsteil S22 des zweiten Schaltelements S2 sind mit dem Sonnenrad SA drehfest verbunden. Die Antriebseinrichtung 1 weist eine mit dem Hohlrad PC drehfest verbundene Abtriebswelle auf. Dem Planetenradsatz ist eine Stirnradstufe 3 nachgeschaltet.
  • Durch entsprechendes Schalten der Schaltelemente S1, S2 ist die Antriebseinrichtung 1 in vier Betriebsarten betreibbar. In der ersten Betriebsart sind beide Schaltelemente S1, S2 geöffnet, sodass ein Antrieb mithilfe sowohl der ersten elektrischen Maschine EM1 als auch der zweiten elektrischen Maschine EM2 erfolgt. In der zweiten Betriebsart ist das erste Schaltelement S1 geöffnet und das zweite Schaltelement S2 ist geschlossen, sodass ein Antrieb nur mithilfe der ersten elektrischen Maschine EM1 erfolgt. In der dritten Betriebsart ist das erste Schaltelement S1 geschlossen und das zweite Schaltelement S2 ist geöffnet, sodass ein Antrieb nur mithilfe der zweiten elektrischen Maschine EM2 erfolgt. In der vierten Betriebsart sind beide Schaltelemente S1, S2 geschlossen, sodass ein Antrieb gesperrt ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebseinrichtung
    2
    Gehäuse
    3
    Stirnradstufe
    EM1
    erste elektrische Maschine
    ST1
    Stator
    RT1
    Rotor
    EM2
    zweite elektrische Maschine
    ST2
    Stator
    RT2
    Rotor
    P
    Planetenradsatz
    PA
    Sonnenrad
    PB
    Planetenträger
    PC
    Hohlrad
    S1
    erstes Schaltelement
    S11
    erstes Kupplungsteil
    S12
    zweites Kupplungsteil
    S2
    zweites Schaltelement
    S21
    erstes Kupplungsteil
    S22
    zweites Kupplungsteil
  • 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
    • DE 102012204717 A1 [0002]

Claims (13)

  1. Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die Antriebseinrichtung (1) aufweisend eine erste elektrische Maschine (EM1) mit einer ersten Antriebswelle, eine zweite elektrische Maschine (EM2) mit einer zweiten Antriebswelle, einen Planetenradsatz (P) mit einen Sonnenrad (PA), Planetenrädern, einem Planetenträger (PB) und einem Hohlrad (PC) und eine Abtriebswelle, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebswelle mit dem Sonnenrad (PA), die zweite Antriebswelle mit dem Planetenträger (PB) und die Abtriebswelle mit dem Hohlrad (PC) verbunden ist.
  2. Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (EM1) und die zweite elektrische Maschine (EM2) axial auf derselben Seite des Planetenradsatzes (P) angeordnet sind.
  3. Antriebseinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) ein erstes Schaltelement (S1) zum Bremsen oder Festhalten der ersten Antriebswelle aufweist.
  4. Antriebseinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) ein zweites Schaltelement (S2) zum Bremsen oder Festhalten der zweiten Antriebswelle aufweist.
  5. Antriebseinrichtung (1) nach den Ansprüchen 3 + 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (S1), die erste elektrische Maschine (EM1), die zweite elektrische Maschine (EM2) und das zweite Schaltelement (S2) axial auf derselben Seite des Planetenradsatzes (P) angeordnet sind.
  6. Antriebseinrichtung (1) nach den Ansprüchen 3 + 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (EM1) und die zweite elektrische Maschine (EM2) axial zwischen dem ersten Schaltelement (S1) und dem zweiten Schaltelement (S2) angeordnet sind.
  7. Antriebseinrichtung (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (EM1) und die zweite elektrische Maschine (EM2) zumindest annähernd gleiche Leistungen aufweisen.
  8. Antriebseinrichtung (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (EM1) und die zweite elektrische Maschine (EM2) unterschiedliche Leistungen aufweisen.
  9. Antriebseinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) in einer ersten Betriebsart betreibbar ist, in der die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle drehen.
  10. Antriebseinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) in einer zweiten Betriebsart betreibbar ist, in der die erste Antriebswelle dreht und die zweite Antriebswelle festgehalten ist.
  11. Antriebseinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) in einer dritten Betriebsart betreibbar ist, in der die erste Antriebswelle festgehalten ist und die zweite Antriebswelle dreht.
  12. Antriebseinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) in einer vierten Betriebsart betreibbar ist, in der die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle festgehalten sind.
  13. Antriebseinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Planetenradsatz (P) wenigstens eine Stirnradstufe (3) nachgeschaltet ist.
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