DE102015118014A1 - Antriebsstrang für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einer ersten elektrischen Maschine, die zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und/oder zum Erzeugen von elektrischer Energie mit wenigstens einem angetriebenen Rad einer ersten Achse des Kraftfahrzeugs verbunden oder verbindbar ist, einer zweiten elektrischen Maschine, die zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und/oder zum Erzeugen von elektrischer Energie mit wenigstens einem angetriebenen Rad einer zweiten Achse verbunden oder verbindbar ist, und einer weiteren elektrischen Maschine zum Erzeugen von Antriebsleistung und/oder zum Erzeugen von elektrischer Energie, wobei, dass die weitere elektrische Maschine mittels einer Kupplungsanordnung mit der ersten und/oder der zweiten elektrischen Maschine mechanisch verbindbar ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine, die zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und/oder zum Erzeugen von elektrischer Energie mit wenigstens einem angetriebenen Rad einer ersten Achse des Kraftfahrzeugs verbunden oder verbindbar ist, einer zweiten elektrischen Maschine, die zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und/oder zum Erzeugen von elektrischer Energie mit wenigstens einem angetriebenen Rad einer zweiten Achse des Kraftfahrzeugs verbunden oder verbindbar ist und einer weiteren elektrischen Maschine zum Erzeugen von Antriebsleistung und/oder zum Erzeugen von elektrischer Energie.
- Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Mehrzahl von angetriebenen Rädern, die an unterschiedlichen Achsen des Kraftfahrzeugs gelagert sind.
- Derartige Antriebsstränge für elektrisch angetriebene Fahrzeuge dienen dazu mechanische Antriebsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs zu erzeugen und in einem Rekuperationsbetrieb Bremsenergie in elektrische Energie zu wandeln.
- Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugantriebstechnik und insbesondere auch auf dem Gebiet der rein elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuge ist es allgemein bekannt unterschiedliche Räder durch separate elektrische Maschinen anzutreiben und die elektrischen Maschinen in einem generatorischen Betrieb zur Rückgewinnung von Rekuperationsenergie zu betreiben. Es ist weiterhin allgemein bekannt angetriebene Räder unterschiedlicher Achsen mit unterschiedlichen elektrischen Maschinen anzutreiben, um beispielsweise bei erhöhtem Leistungsbedarf eine elektrische Maschine hinzuzuschalten oder einen zuschaltbaren Allradbetrieb zu realisieren.
- Es ist weiterhin bekannt auch einzelnen Achsen mehrere elektrische Maschinen zuzuordnen, um die Achse wahlweise mit einer oder mit zwei elektrischen Maschinen anzutreiben, um bei höheren Leistungsanforderungen effektiv entsprechend erhöhte Antriebsleistung bereitstellen zu können. Ein derartiger Antriebsstrang mit einer angetriebenen Achse, die durch zwei elektrischen Maschinen antreibbar ist, ist beispielsweise aus der
US 2011/0288706 A1 - Nachteilig dabei ist es, dass die elektrischen Maschinen das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs und den damit verbundenen technischen Aufwand erhöhen jedoch keine Flexibilität beim Antreiben des Kraftfahrzeugs und bei der Rückgewinnung von Bremsenergie bieten.
- Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Antriebsstrang für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug sowie ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug bereitzustellen, bei dem mit technisch geringem Aufwand ein flexibler elektrischer Antrieb und eine flexible Bremsenergierückgewinnung möglich ist.
- Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Kraftfahrzeugantriebsstrang dadurch gelöst, dass die weitere elektrische Maschine mittels einer Kupplungsanordnung mit der ersten und/oder der zweiten elektrischen Maschine mechanisch verbindbar ist.
- Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Kraftfahrzeug gelöst durch einen Antriebsstrang zum Bereitstellen von Antriebsleistung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Dadurch, dass die weitere elektrische Maschine mittels der Kupplungsanordnung mit der ersten elektrischen Maschine oder mit der zweiten elektrischen Maschine verbindbar ist kann je nach Bedarf zusätzliche Antriebsleistung auf die erste oder die zweite angetriebene Achse übertragen werden oder je nach Bedarf Bremsenergie von der ersten oder der zweiten Achse in elektrische Energie umgewandelt werden, sodass mit der einen weiteren elektrischen Maschine ein flexibler Antrieb und eine flexible Rekuperation möglich ist. Dadurch, dass die weitere elektrische Maschine durch die Kupplungsanordnung flexibel für beide angetriebenen Achsen verwendet werden kann ist lediglich eine weitere elektrische Maschine notwendig, sodass der technische Aufwand und das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs insgesamt reduziert werden kann im Vergleich zu einer Lösung, die das volle Rekuperations- und Antriebspotenzial an beiden Achsen vorhalten müsste
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird somit vollständig gelöst.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kupplungsanordung dazu ausgebildet die weitere elektrische Maschine entweder mit der ersten oder der zweiten elektrischen Maschine mechanisch zu verbinden.
- Dadurch kann die weitere elektrische Maschine ausschließlich für die erste oder die zweite angetriebene Achse verwendet werden, wodurch die Steuerung des Antriebs oder der Rekuperation vereinfacht ist.
- Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die die erste Achse als Vorderachse und die zweite Achse als Hinterachse des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.
- Dadurch kann mit technisch geringem Aufwand stets eine günstige Verteilung von Antriebsleistung oder Rekuperationsleistung auf die jeweils dafür geeignete Achse bereitgestellt werden.
- In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die erste elektrische Maschine, die zweite elektrische Maschine und die weitere elektrische Maschine als gleiche elektrische Maschinen ausgebildet sind.
- Dadurch ist eine besonders kostengünstige Realisierung möglich, da nur eine einzige Sorte von elektrischen Maschinen verwendet wird, womit durch entsprechend hohe Stückzahlen dann Skaleneffekte realisiert werden können.
- In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die erste und die zweite elektrische Maschine dazu ausgebildet sind, jeweils etwa die halbe Antriebsleistung wie die weitere elektrische Maschine bereitzustellen.
- Dadurch können die erste und die zweite elektrische Maschine für eine Grundlast des Kraftfahrzeugs bei gutem Wirkungsgrad verwendet werden und die weitere elektrische Maschine bei erhöhter Leistungsanforderung zugeschaltet werden, sodass ein flexibler Antrieb des Kraftfahrzeugs möglich ist.
- Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Motorwelle der weiteren elektrischen Maschine mittels zweier Kupplungen jeweils mit einer der Motorwellen der ersten oder der zweiten elektrischen Maschine drehfest verbindbar ist.
- Die weitere elektrische Maschine ist dabei insbesondere zwischen der ersten und der zweiten Achse des Kraftfahrzeugs angeordnet.
- Dadurch ist ein einfacher Aufbau des Antriebsstrangs möglich, wobei die weitere elektrische Maschine zwischen den angetriebenen Achsen und den elektrischen Maschinen mit technisch geringem Aufwand an die entsprechenden elektrischen Maschinen angekoppelt werden kann.
- Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn die Motorwellen der ersten und der zweiten elektrischen Maschine jeweils über ein Differenzialgetriebe mit jeweils einer Achse des Kraftfahrzeugs verbunden sind.
- Dadurch können die erste und die zweite elektrische Maschine jeweils die angetriebenen Räder einer Achse des Kraftfahrzeugs antreiben, sodass ein universeller Antrieb des Kraftfahrzeugs möglich ist.
- Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die weitere elektrische Maschine zum Erzeugen von elektrischer Energie mit der ersten elektrischen Maschine drehfest verbindbar ist und zur Bereitstellung von Antriebsleistung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs mit der zweiten elektrischen Maschine drehfest verbindbar ist.
- Dadurch kann mit technisch geringem Aufwand über die Vorderachse bei Bedarf Bremsenergie in elektrische Energie umgewandelt werden und zwar über die erste und die weitere elektrische Maschine und bei Bedarf kann die zweite elektrische Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bei erhöhter Leistungsanforderung unterstützt werden, sodass eine erhöhte Antriebsleistung über die zweite Achse bereitgestellt werden kann.
- Ein flexibles Antreiben und Rückgewinnen von Bremsenergie ist dadurch mit technisch geringem Aufwand und geringer Gewichtszunahme des Kraftfahrzeugs insgesamt möglich.
- Durch die vorliegende Erfindung kann somit mit einer einzelnen elektrischen Maschine flexibel zusätzliche Antriebsleistung an einer beliebigen Achse bereitgestellt werden und bei Bedarf Bremsenergie in elektrische Energie gewandelt werden und zwar über eine beliebige Achse des Kraftfahrzeugs, wobei der zusätzliche technische Aufwand durch die eine zusätzliche elektrische Maschine gering ist und durch das Verbinden mit der ersten oder zweiten elektrischen Maschine die Flexibilität hoch ist.
- Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- Die Figur ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einer ersten und einer zweiten elektrischen Maschine und mit einer weiteren elektrischen Maschine, die über eine Kupplungsanordung mit der ersten oder der zweiten elektrischen Maschine verbindbar ist.
- In der Figur ist ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug schematisch dargestellt und allgemein mit
10 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug10 ist als rein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet, das keinen Verbrennungsmotor aufweist und lediglich durch elektrische Maschinen angetrieben wird. Das Kraftfahrzeug10 weist im Allgemeinen einen Antriebsstrang12 zum Antreiben des Kraftfahrzeugs10 auf. - Der Antriebsstrang
12 weist eine erste elektrische Maschine14 auf, die über ein erstes Differenzialgetriebe16 mit den Rädern18R ,18L einer ersten Achse20 des Kraftfahrzeugs10 verbunden ist, um die Räder18R ,18L anzutreiben und/oder die Räder18R ,18L zur Rückgewinnung von Bremsenergie bzw. zur Rekuperation abzubremsen. - Der Antriebsstrang
12 weist ferner eine zweite elektrische Maschine22 auf, die über ein zweites Differenzialgetriebe24 mit den Rädern26R ,26L einer zweiten Achse28 verbunden ist, um Antriebsleistung auf die Räder26R ,26L zu übertragen und/oder zur Rückgewinnung von Bremsenergie bzw. zur Rekuperation die Räder26R ,26L abzubremsen. - Der Antriebsstrang
12 weist ferner eine weitere elektrische Maschine30 bzw. eine dritte elektrische Maschine30 auf, die über zwei separate Kupplungen32 ,34 mit der ersten elektrischen Maschine14 bzw. der zweiten elektrischen Maschine22 zur Kraftübertragung verbindbar ist. Dabei werden mittels der Kupplungen32 ,34 eine Motorwelle36 der weiteren elektrischen Maschine30 jeweils mit Motorwellen38 ,40 der ersten elektrischen Maschine14 und der zweiten elektrischen Maschine22 drehfest verbunden. Die Motorwellen38 ,40 der ersten und der zweiten elektrischen Maschine14 ,22 sind ferner als Durchgangswelle ausgebildet und drehfest mit dem jeweiligen Differenzialgetriebe16 ,24 verbunden, um eine mechanische drehfeste Verbindung mit dem jeweils angetriebenen Rädern18 ,26 zu bilden. Die Kupplungen32 ,34 sind als mechanische Kupplungen ausgebildet. - Dem Antriebsstrang
12 ist ferner eine Steuereinheit42 zugeordnet, die die elektrischen Maschinen14 ,22 ,30 sowie die Kupplungen32 ,34 steuert, um einen Kraftfluss in dem Antriebsstrang12 zu steuern. - Im Betrieb wird das Kraftfahrzeug
10 mittels der ersten elektrischen Maschine14 und/oder zweiten elektrischen Maschine22 angetrieben, in dem die Antriebsleistung auf die jeweils angetriebenen Räder18 ,26 übertragen wird. Zusätzlich kann die erste elektrische Maschine14 oder die zweite elektrische Maschine22 über die jeweilige Kupplung32 ,34 mit der weiteren elektrischen Maschine30 verbunden werden, sodass weitere Antriebsleistung von der weiteren elektrischen Maschine30 auf die jeweils verbundene elektrische Maschine14 ,22 zum Antreiben der jeweiligen Achse20 ,28 übertragen wird. Dabei wird jeweils nur eine der Kupplungen32 ,34 geschlossen während die jeweils andere der Kupplungen32 ,34 geöffnet bleibt, sodass die weitere elektrische Maschine30 stets lediglich mit einer der elektrischen Maschinen14 ,22 verbunden ist. Dadurch kann zusätzliche Antriebsleistung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs10 breitgestellt werden. - Die weitere elektrische Maschine kann ferner generatorisch betrieben werden und zur Rückgewinnung von Bremsenergie beziehungsweise zur Rekuperation genutzt werden. Dabei wird entsprechend eine der Kupplungen
32 ,34 geschlossen und die damit verbundene elektrische Maschine14 ,22 im generatorischen Betrieb betrieben, sodass die damit verbundenen angetriebenen Räder18 ,26 abgebremst werden und elektrische Energie von der verbundenen elektrischen Maschine14 ,22 und der weiteren elektrischen Maschine30 erzeugt wird. - Die weitere elektrische Maschine
30 ist vorzugsweise zwischen der ersten elektrischen Maschine14 und der zweiten elektrischen Maschine22 und den jeweiligen Achsen20 ,28 bzw. den Differenzialgetrieben16 ,24 angeordnet und entsprechend mit den Kupplungen32 ,34 , die als mechanische Kupplungen ausgebildet sind mit den jeweiligen Motorwellen38 ,40 verbindbar. Die Motorwellen36 ,38 ,40 fluchten vorzugsweise miteinander, sodass ein technisch einfacher Aufbau des Antriebsstrangs12 möglich ist. - 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
-
- US 2011/0288706 A1 [0005]
Claims (9)
- Antriebstrang (
12 ) für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug (10 ), mit: – einer ersten elektrischen Maschine (14 ), die zum Antreiben des Kraftfahrzeugs (10 ) und/oder zum Erzeugen von elektrischer Energie mit wenigstens einem angetriebenen Rad (18R ,18L ) einer ersten Achse (20 ) des Kraftfahrzeugs (10 ) verbunden oder verbindbar ist, – einer zweiten elektrischen Maschine (22 ), die zum Antreiben des Kraftfahrzeugs (10 ) und/oder zum Erzeugen von elektrischer Energie mit wenigstens einem angetriebenen Rad (26R ,26L ) einer zweiten Achse (28 ) verbunden oder verbindbar ist, und – einer weiteren elektrischen Maschine (30 ) zum Erzeugen von Antriebsleistung und/oder zum Erzeugen von elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere elektrische Maschine (30 ) mittels einer Kupplungsanordnung (32 ,34 ) mit der ersten und/oder der zweiten elektrischen Maschine (14 ,22 ) mechanisch verbindbar ist. - Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnung (
32 ,34 ) dazu ausgebildet ist die weitere elektrische Maschine (30 ) entweder mit der ersten oder der zweiten elektrischen Maschine (14 ,22 ) mechanisch zu verbinden. - Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (
20 ) als Vorderachse und die zweite Achse (28 ) als Hinterachse des Kraftfahrzeugs (10 ) ausgebildet ist. - Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die erste elektrische Maschine (
14 ), die zweite elektrische Maschine (22 ) und die weitere elektrische Maschine (30 ) als gleiche elektrische Maschinen ausgebildet sind. - Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite elektrische Maschine (
14 ,22 ) dazu ausgebildet sind, jeweils etwa die halbe Antriebsleistung wie die weitere elektrische Maschine (30 ) bereitzustellen. - Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Motorwelle (
36 ) der weiteren elektrischen Maschine mittels zweier Kupplungen (32 ,34 ) jeweils mit einer Motorwelle (38 ,40 ) der ersten oder der zweiten elektrischen Maschine (14 ,22 ) drehfest verbindbar ist. - Antriebsstrang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwellen (
38 ,40 ) der ersten und zweiten elektrischen Maschine (14 ,22 ) über ein Differenzialgetriebe (16 ,24 ) mit jeweils einer Achse des Kraftfahrzeugs (10 ) verbunden sind. - Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere elektrische Maschine (
30 ) zum Erzeugen von elektrischer Energie mit der ersten elektrischen Maschine (14 ) drehfest verbindbar ist und zur Bereitstellung von Antriebsleistung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs (10 ) mit der zweiten elektrischen Maschine (22 ) drehfest verbindbar ist. - Kraftfahrzeug (
10 ) mit einer Mehrzahl von angetriebenen Rädern, die an unterschiedlichen Achsen (20 ,28 ) des Kraftfahrzeugs (10 ) gelagert sind, und mit einem Antriebsstrang (12 ) zum Bereitstellen von Antriebsleistung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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DE102015118014.6A Pending DE102015118014A1 (de) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | Antriebsstrang für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug |
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