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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb für ein Kraftfahrzeug, elektrische Antriebe für Fahrzeuge als solche, sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, unterschiedliche Leistungsvarianten im Antriebssystem durch die Dimensionierung des elektromechanischen Energiewandlers, insbesondere des Elektromotorgenerators, zu realisieren, d.h wird eine große Antriebsleistung benötigt, findet ein großer Elektromotor Anwendung. Für Allrad-Fahrzeuge können zwei oder mehrere elektromechanische Energiewandler, insbesondere je Achse oder je Rad ein eigener, verwendet werden.
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Aus der
DE 10 2014 221 254 A1 ist ein Antriebssystem bekannt, bei welchem in einem Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine ein Elektromotor angeordnet ist.
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Mit einem solchen bekannten System ergibt sich kein Relation zu bzw. keine Synergie mit konventionellen Verbrennungsmotoren. Damit können das Knowhow und die Vorteile der Verbrennungsmotoren in die Entwicklung elektrischer Antriebe, also der Entwicklung von Antriebssystem unter Verwendung elektromechanischer Energiewandler nicht transferiert und/oder wiederverwendet werden.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen verbesserten elektrischen Kraftfahrzeugantrieb zur Verfügung zu stellen. Weiter wird durch die Erfindung eine Baureihe von elektrischen Kraftfahrzeugantrieben vorgeschlagen, welche in ihrer Antriebsleistung skaliert sind, insbesondere durch die Verwendung von mehreren (kleinen) elektromechanischen Energiewandlern im Verbund, anstatt eines (großen) elektromechanischen Energiewandlers.
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Erfindungsgemäß ist der elektrische Kraftfahrzeugantrieb als ein Elektromaschinen-Verbund, mit einer Anordnung der einzelnen elektromechanischen Energiewandler analog zu einem Verbrennungsmotor, insbesondere den Brennräumen des Verbrennungsmotors, aufgebaut. Ein Unterschied zwischen dem konventionellen Verbrennungsmotor und dem elektrischen Kraftfahrzeugantrieb ist, dass an Stelle der Brennräume, insbesondere der Zylinder, die, vorzugsweise kleinen, elektromechanischen Energiewandler, angebracht werden.
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Demnach sind für den vorgeschlagenen elektrischen Kraftfahrzeugantrieb verschiedene Bauformen, z.B. Reihenmotor, V-Motor, Boxer-Motor, Sternmotor usw. und verschiedene Anzahlen der einzelnen elektromechanischen Energiewandler möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im elektrischen Kraftfahrzeugantrieb eine Antriebsgetriebe integriert, welches zum Zusammenfassen der Antriebsleistung von wenigstens zwei, vorzugsweise von einer Vielzahl und bevorzugt von allen elektromechanischen Energiewandlern zu einer gemeinsamen Abtriebswelle eingerichtet ist.
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Im Sinne der Erfindung ist unter der Bauform eines Verbrennungsmotors die geometrische Anordnung von Brennräumen einer bekannten Verbrennungskraftmaschine in Hubkolbenbauweise zu verstehen. Vorzugsweise ist ein Brennraum als eine zylinderförmige Ausnehmung mit einer Zylinderachse, in einem Gehäuse, insbesondere einem Kurbelgehäuse, zu verstehen. Insbesondere entspricht die Zylinderachse des Brennraums der Bewegungsrichtung eines Kolbens, der zur Leistungserzeugung in dem Verbrennungsmotor in einer Hubbewegung in diesem Brennraum hin und her bewegbar ist. Zur Beschreibung der Anordnung der Vielzahl elektromechanischer Energiewandler wird auf die Ausgestaltung der bekannten Verbrennungsmotoren zurückgegriffen.
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Von Verbrennungsmotoren sind unterschiedliche Bauformen in Bezug auf die Anordnung und Ausrichtung der Brennräume bekannt, erfindungsgemäß ist es vorgesehen die elektromechanischen Energiewandler in dem elektrischen Kraftfahrzeugantrieb, bezogen jeweils auf eine Rotationsachse eines Rotors der Vielzahl an elektromechanischen Energiewandlern, in Form der Anordnung der Brennräume bekannter Verbrennungsmotortypen anzuordnen. Vorzugsweise sind die Rotationsachsen der elektromechanischen Energiewandler derart ausgerichtet, dass diese mit Zylinderachse der Brennräume einer gedachten Verbrennungskraftmaschine zusammenfallen.
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Insbesondere ist von Verbrennungsmotoren die Bauform als Reihenmotor, V-Motor, W-Motor, Boxermotor, Sternmotor und sogenannter VR-Motor bekannt. Insbesondere bei einem Reihenmotor sind sämtliche Brennräume in einer Reihe hintereinander angeordnet und alle Brennräume sind parallel zueinander ausgerichtet. Insbesondere ein V-Motor weist zwei Bänke von Brennräumen auf, wobei in einer Bank die Brennräume hintereinander angeordnet und parallel zueinander ausgerichtet sind, weiter sind die Brennräume der unterschiedlichen Bänke in Form eines V's gegeneinander geneigt. Insbesondere ein Boxermotor entsteht durch die Anordnung wenigstens zweier, sich wenigstens im Wesentlichen gegenüberliegender Brennräume, wobei die Brennräume vorzugsweise aufeinander zu orientiert sind. Insbesondere ein Sternmotor weist Brennräume auf, die um ein Zentrum herum angeordnet und sternartig aufeinander zu orientiert sind. Insbesondere bei einem VR-Motor sind die Brennräume hintereinander angeordnet, zwei hintereinander benachbarte Brennräume sind zusätzlich gegeneinander geneigt. Insbesondere ein W-Motor entsteht durch die Kombination zweiter VR- oder V-Motoren zu einem Verbrennungsmotor. Die genannten Anordnungen der Brennräume sind von Verbrennungsmotoren aus dem Stand der Technik bekannt. Für die Beschreibung der Ausrichtung der einzelen elektromechanischen Energiewandler wird ein gedachter Verbrennungsmotor herangezogen und so eine Möglichkeit zur leichteren Beschreibung des elektrischen Kraftfahrzeugantriebs geschaffen.
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Im Sinne der Erfindung sind unter einer Vielzahl von elektromechanischen Energiewandlern zwei oder mehr, vorzugsweise vier oder mehr, bevorzugt acht oder mehr und besonders bevorzugt zehn oder mehr elektromechanische Energiewandler zu verstehen.
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Durch den vorgeschlagenen elektrischen Kraftfahrzeugantrieb sind verschiedene Vorteile erzielbar. Insbesondere ist dadurch eine Baukastenentwicklung für die elektromechanischen Energiewandler ermöglicht. Weiter vorzugsweise ist eine Skalierbarkeit der Leistungsvarianten für die elektrischen Kraftfahrzeugantriebe erreichbar. Weiter vorzugsweise sind unterschiedliche Bauformen für den elektrischen Kraftfahrzeugantrieb einfach darstellbar. Vorzugsweise ist aufgrund der Verwendung einer Vielzahl von elektromechanischen Energiewandler eine niedrige Batteriespannung verwendbar. Dabei ist in diesem Sinn unter einer niedrigen Batteriespannung eine Klemmenspannung einer Energieversorgungseinrichtung, insbesondere einer Traktionsbatterie zur Versorgung des elektrischen Kraftfahrzeugantriebs mit elektrischer Leistung, von weniger als 300 Volt, vorzugsweise von weniger als 200 Volt, bevorzugt von weniger als 100 Volt und besonders bevorzugt von weniger als 50 Volt und ganz besonders bevorzugt von weniger als 24 Volt, zu verstehen.
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Insbesondere ist es bei einem derartigen elektrischen Kraftfahrzeugantrieb ermöglicht, zur Erhöhung der elektrischen Motor-Leistung oder Reichweite, einzelne Elektromotoren gezielte ab- oder wieder zuzuschalten. Weiter vorteilhaft ist durch die Erfindung eine bessere Wartbarkeit und Service erreichbar. Vorzugsweise ist durch die Anordnung einer Vielzahl von elektromechanischen Energiewandlern eine hohe Redundanz von Antriebsquellen und damit eine hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des elektrischen Kraftfahrzeugantriebs gegenüber einem bekannten elektrischen Kraftfahrzeugantrieb mit nur einem Elektromotor erreichbar.
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In der nachfolgenden sind einzelne Merkmale und Ausgestaltung anhand einer Figur näher erläutert, dabei zeigt:
- 1: einen schematisierten elektrischen Kraftfahrzeugantrieb als Reihenmotor mit drei elektromechanischen Energiewandlern in einer Seitenansicht,
- 2: eine Front-Schnittansicht des elektrischen Kraftfahrzeugantriebs in Reihenmotorbauweise.
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In 1 ist ein elektrischer Kraftfahrzeugantrieb in Bauform eines Dreizylinder-Reihenmotors (R-3 Motor) schematisiert dargestellt. Dieser elektrische Kraftfahrzeugantrieb 1 weist drei Elektromotoren 2 auf. Jeder der Elektromotoren 2 ist mit dem Antriebsgehäuse 3 verbunden. Der Rotor eines jeden der Elektromotoren 2 ist jeweils drehfest mit einem Kegelritzel 7 verbunden und um die Rotationsachse 4, zur Leistungsabgabe über das Abtriebsgetriebe 5, rotierbar.
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Die von den Elektromotoren 2 abgegebene Antriebsleistung wird über die Kegelritzel 7 auf die Tellerräder 6 übertragen und von diesen an die Abtriebswelle 9 abgegeben. Die Abtriebswelle 9 ist über die Wälzlagerung 8 im Antriebsgehäuse 3 drehbar gelagert und zur Leistungsabgabe an den Kraftfahrzeugantriebsstrang und damit an die antreibbaren Räder (nicht dargestellt) eingerichtet.
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Die Elektromotoren 2 liegen deckungsgleich hintereinander, sind also bezüglich der Rotationsachsen 4 der Elektromotoren 2 in Reihe zueinander im Antriebsgehäuse 3 angeordnet.
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In 2 ist ein schematisierter Schnitt A-A, der Schnittverlauf ist dabei in 1 dargestellt, des elektrischen Kraftfahrzeugantriebs gezeigt.
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Vom dargestellten Elektromotor 2, welcher im Antriebsgehäuse 3 angeordnet ist, ist Antriebsleistung über das Kegelritzel 7 auf das Tellerrad 6 übertragbar. Das Abtriebsgetriebe 5 weist zur Leistungsübertragung auf die Abtriebswelle 9 das Kegelritzel 7 und das Tellerrad 6 auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrischer Kraftfahrzeugantrieb
- 2
- Elektromotor
- 3
- Antriebsgehäuse
- 4
- Rotationsachse des Rotors des Elektromotors
- 5
- Abtriebsgetriebe
- 6
- Tellerrad
- 7
- Kegelritzel
- 8
- Wälzlagerung
- 9
- Abtriebswelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014221254 A1 [0003]
