DE102018126521A1 - Antriebsmodul mit einem ersten und zweiten Elektromotor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebsmodul (10) in einem Fahrzeug zur Bewirkung von Drehmoment an eine Abtriebsseite (12), mit einem ersten Elektromotor (14), umfassend einen ersten Stator (16) und einen ersten Rotor (18), einem zweiten Elektromotor (20), umfassend einen zweiten Stator (22) und einen zweiten Rotor (24), einer Steuerungseinheit (40) zur elektrischen Ansteuerung des ersten und zweiten Elektromotors (14, 20), wobei die Steuerungseinheit (40) eine Schalteinheit (44) umfasst, die den ersten und zweiten Elektromotor (14, 20) wahlweise an- oder abschaltet, wobei der erste und zweite Rotor (18, 24) drehfest miteinander verbunden oder einteilig ausgeführt sind

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Antriebsmodul in einem Fahrzeug nach Anspruch 1.
  • Ein als Hybridmodul ausgeführtes Antriebsmodul in einem Kraftfahrzeug ist beispielsweise aus WO 2014 026 685 A1 bekannt. Das Hybridmodul umfasst einen Elektromotor zur Bewirkung eines Drehmoments an eine Abtriebsseite, beispielsweise an Fahrzeugräder. Weiterhin ist ein Verbrennungsmotor angeordnet, der über eine Trennkupplung, beispielsweise eine K0-Kupplung, Drehmoment an die Abtriebsseite übertragen kann. Die Trennkupplung wird durch eine CSC-Betätigungseinheit betätigt. Zwischen dem Hybridmodul und dem Verbrennungsmotor ist ein Zweimassenschwungrad angeordnet.
  • Das Drehmoment kann dabei wahlweise von dem Elektromotor oder dem Verbrennungsmotor oder von beiden zugleich an die Abtriebsseite geleitet werden. Damit lässt sich das Fahrzeug mit angeschaltetem Elektromotor und abgeschaltetem Verbrennungsmotor elektrisch antrieben. Bei angeschalteten Verbrennungsmotor sowie geschlossener Trennkupplung wird das Drehmoment von dem Verbrennungsmotor an die Abtriebsseite übertragen.
  • In bestimmten Fällen kann der von dem Elektromotor bereitgestellte Drehzahlbereich nicht die gesamte zum Betreiben des Fahrzeugs benötigte Drehzahl abdecken.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Antriebsmodul in einem Fahrzeug zu verbessern.
  • Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch ein Antriebsmodul mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Entsprechend wird ein Antriebsmodul in einem Fahrzeug zur Bewirkung von Drehmoment an eine Abtriebsseite vorgeschlagen, mit einem ersten Elektromotor, umfassend einen ersten Stator und einen ersten Rotor, einem zweiten Elektromotor, umfassend einen zweiten Stator und einen zweiten Rotor, einer Steuerungseinheit zur elektrischen Ansteuerung des ersten und zweiten Elektromotors, wobei die Steuerungseinheit eine Schalteinheit umfasst, die den ersten und zweiten Elektromotor wahlweise an- oder abschaltet, wobei der erste und zweite Rotor drehfest miteinander verbunden oder einteilig ausgeführt sind.
  • Dadurch kann ein verbessertes Antriebsmodul bereitgestellt werden. Weiterhin können die Kosten und der für das Antriebsmodul benötigte Bauraum verringert werden. Auch kann ein effizienteres Antriebsmodul ermöglicht werden. Das Antriebsmodul ist bevorzugt ein Hybridmodul.
  • Der erste und zweite Elektromotor kann jeweils einen kleineren Betriebsdrehzahlbereich aufweisen und damit jeweils eine bessere Effizienz haben. Bevorzugt sind der Betriebsdrehzahlbereich des ersten Elektromotors und der Betriebsdrehzahlbereich des zweiten Elektromotors verschieden voneinander. Vorzugsweise überlappen sich die Betriebsdrehzahlbereiche.
  • Das Antriebsmodul kann ein Gehäuse aufweisen, in dem der erste und zweite Elektromotor angeordnet sind. Der erste und zweite Elektromotor kann über eine, vorzugsweise gemeinsame, Kühlvorrichtung gekühlt werden. Die Kühlvorrichtung kann mit einem Kühlmittel, beispielsweise einem Kühlöl, betrieben werden.
  • Der erste und/oder zweite Rotor kann über ein erstes und zweites Abstützlager gelagert sein. Das erste und zweite Abstützlager können an dem ersten und/oder zweiten Stator angeordnet sein. Der erste und/oder zweite Stator können zumindest einen Abschnitt des Gehäuses bilden. Der erste und zweite Stator können fest miteinander verbunden sein.
  • Der erste Elektromotor und zweite Elektromotor können radial übereinander angeordnet sein. Der erste Rotor kann radial zwischen dem ersten Stator und dem zweiten Stator angeordnet sein.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist weiterhin ein Verbrennungsmotor angeordnet, der über eine Trennkupplung mit der Abtriebsseite verbunden ist, wobei die Trennkupplung das von dem Verbrennungsmotor kommende Drehmoment in einem geschlossenen Zustand an die Abtriebsseite überträgt.
  • Die Trennkupplung kann in dem Antriebsmodul angeordnet sein. Die Trennkupplung kann trocken oder nass laufend ausgeführt sein. Die Trennkupplung kann mit der Kühlvorrichtung gekühlt werden, mit der auch der erste und zweite Elektromotor gekühlt werden. Die Trennkupplung kann über eine CSC-Betätigungseinheit betätigt werden.
  • In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist der erste Rotor mit einem Getriebe verbunden. Der Rotor kann mit einer Abtriebswelle drehfest verbunden sein, die mit dem Getriebe gekoppelt ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann das Antriebsmodul folgende Betriebzustände annehmen:
    Betriebszustand erster Elektromotor zweiter Elektromotor Trennkupplung Verbrennungsmotor
    1 aus aus geschlossen an
    2 an aus offen aus
    3 aus an offen aus
    4 an an offen aus
    Rückwärts 1 an oder aus aus oder an offen aus
    Rückwärts 2 an an oder aus offen aus
    Hybridantrieb an an geschlossen an
    Segeln aus aus offen aus
    Wiederstart nach Segeln an oder aus an offen aus
  • Dabei bezeichnet der Schaltzustand bei dem ersten und zweiten Elektromotor den Schaltzustand der Schalteinheit.
  • Der Betriebszustand 1 ist durch Ausschalten des ersten und zweiten Elektromotors gekennzeichnet. Nur der Verbrennungsmotor ist angeschaltet und die Trennkupplung ist zur Drehmomentübertragung an die Abtriebsseite geschlossen.
  • In dem Betriebszustand 2 ist der erste Elektromotor angeschaltet und der zweite Elektromotor und der Verbrennungsmotor ausgeschaltet. Die Trennkupplung ist offen.
  • In dem Betriebszustand 3 ist der zweite Elektromotor angeschaltet und der erste Elektromotor und der Verbrennungsmotor ausgeschaltet. Die Trennkupplung ist offen.
  • Der Betriebszustand 4 ist durch Anschalten des ersten und zweiten Elektromotors gekennzeichnet. Bei erhöhter Drehmomentanforderung können der erste und zweite Elektromotor zusammen betrieben werden.
  • Auch kann ein weiterer Betriebszustand bestehen, bei dem ein Aufladen der Fahrzeugbatterie, die die elektrische Energie zur Versorgung des ersten und zweiten Elektromotors bereitstellt, dadurch erfolgt, dass die Schalter der Schalteinheit des ersten und/oder zweiten Elektromotors angeschaltet sind, der Verbrennungsmotor an ist und die Trennkupplung geschlossen ist. Der erste und/oder zweite Elektromotor kann als Generator betrieben werden.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
    • 1: Ein Antriebsmodul in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
    • 2: Ein Antriebsmodul in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
    • 3: Einen Schaltplan einer Steuerungseinheit eines Antriebsmoduls in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
  • 1 zeigt ein Antriebsmodul 10 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Antriebsmodul 10 bewirkt ein Drehmoment an eine Abtriebsseite 12 und umfasst einen ersten Elektromotor 14, der wiederum einen ersten Stator 16 und einen ersten Rotor 18 aufweist.
  • Weiterhin ist ein zweiter Elektromotor 20 angeordnet, der einen zweiten Stator 22 und einen zweiten Rotor 24 aufweist. Der zweite Elektromotor 20 ermöglicht insbesondere eine Spreizung der für den Betrieb, insbesondere für den elektrischen Betrieb, des Fahrzeugs benötigten Drehzahl.
  • Der erste und zweite Stator 26, 22 sind fest miteinander verbunden und bilden jeweils zumindest einen Abschnitt eines Gehäuses 26, welches den ersten und zweiten Elektromotor 14, 20 aufnimmt. Der erste Elektromotor 14 ist radial über dem zweiten Elektromotor 20 angeordnet. Der erste und zweite Elektromotor 14, 20 kann über eine gemeinsame Kühlvorrichtung gekühlt werden.
  • Der erste und zweite Rotor 18, 24 sind einteilig ausgeführt und radial zwischen dem ersten und zweiten Stator 16, 22 angeordnet. Der erste Rotor 18 ist über ein erstes Abstützlager 25 und zweites Abstützlager 27 gelagert. Das erste und zweite Abstützlager 25, 27 sind an dem ersten Stator 16 angeordnet und lagern den ersten Rotor 18 an dem ersten Stator 16.
  • Der erste Rotor 18 ist mit einer Abtriebswelle 28, bevorzugt drehfest, verbunden. Die Abtriebswelle 28 ist mit Fahrzeugrädern 30 verbunden und überträgt das Drehmoment von dem Antriebsmodul 10 an die Fahrzeugräder 30.
  • Weiterhin ist ein Verbrennungsmotor 32 angeordnet, der über ein Zweimassenschwungrad 34 und eine Trennkupplung 36 mit der Abtriebsseite 12 verbunden ist. Die Trennkupplung 36, beispielsweise eine K0-Kupplung, überträgt das von dem Verbrennungsmotor 32 kommende Drehmoment in einem geschlossenen Zustand an die Abtriebsseite 12. Ist die Trennkupplung 36 in einem offenen Zustand, erfolgt keine Drehmomentübertragung des Verbrennungsmotors 32 zur Abtriebsseite 12.
  • Die Trennkupplung 36 ist in dem Antriebsmodul 10 angeordnet und trocken ausgeführt. Die Trennkupplung 36 wird über eine CSC-Betätigungseinheit betätigt, wodurch die Trennkupplung 36 geöffnet oder geschlossen werden kann.
  • In 2 ist ein Antriebsmodul 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Aufbau ist dem in 1 gleich, mit dem Unterschied, dass der erste Rotor 18 über die Abtriebswelle 28 mit einem Getriebe 38 verbunden ist.
  • Das Getriebe 38 kann eine weitere Spreizung der zum Betrieb des Fahrzeugs benötigten Drehzahl bewirken.
  • 3 zeigt einen Schaltplan einer Steuerungseinheit 40 des Antriebsmoduls in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Der erste Elektromotor 14 wird über eine erste Phasensteuerung 42, die durch die Versorgungsspannung U0 gespeist wird, mit den Phasen U, V und W elektrisch betrieben. Zwischen der ersten Phasensteuerung 42 und dem ersten Elektromotor 14 ist eine erste Schalteinheit 44, mit jeweils den Phasen zugeordneten Schaltern S1, S2 und S3 angeordnet, die den ersten Elektromotor 14 wahlweise anschaltet oder abschaltet.
  • Der zweite Elektromotor 20 wird über eine zweite Phasensteuerung 46, die durch die Versorgungsspannung U0 gespeist wird, mit den Phasen U, V und W elektrisch betrieben. Zwischen der zweiten Phasensteuerung 46 und dem zweiten Elektromotor 20 ist eine zweite Schalteinheit 48, mit jeweils den Phasen zugeordneten Schaltern S4, S5 und S6 angeordnet, die den zweiten Elektromotor 20 wahlweise anschaltet oder abschaltet.
  • Sind die Schalter S1, S2 und S3 offen, ist der erste Elektromotor 14 abgeschaltet, wobei sich der erste Rotor frei drehen kann. Sind die Schalter S4, S5 und S6 offen, ist der zweite Elektromotor 20 abgeschaltet, wobei sich der zweite Rotor frei drehen kann. Die Schalter S1, S2, S3, S4, S5 und S6 können gemeinsam offen oder gemeinsam geschlossen sein oder es kann wahlweise der erste Elektromotor 14 oder der zweite Elektromotor 20 angeschaltet sein.
  • Durch die erste und zweite Schalteinheit 44, 48 kann ein wahlweises Ankoppeln oder Abkoppeln jeweils des ersten und zweiten Elektromotors 14, 20 bewirkt werden. Zusammen mit dem Einsatz des Verbrennungsmotors und der wahlweisen Betätigung der Trennkupplung kann das Antriebsmodul verschiedene Betriebszustände haben, die einen flexiblen und effizienten Betrieb ermöglichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Antriebsmodul
    12
    Abtriebsseite
    14
    Elektromotor
    16
    Stator
    18
    Rotor
    20
    Elektromotor
    22
    Stator
    24
    Rotor
    25
    Abstützlager
    26
    Gehäuse
    27
    Abstützlager
    28
    Abtriebswelle
    30
    Fahrzeugräder
    32
    Verbrennungsmotor
    34
    Zweimassenschwungrad
    36
    Trennkupplung
    38
    Getriebe
    40
    Steuerungseinheit
    42
    Phasensteuerung
    44
    Schalteinheit
    46
    Phasensteuerung
    48
    Schalteinheit
  • 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 2014026685 A1 [0002]

Claims (4)

  1. Antriebsmodul (10) in einem Fahrzeug zur Bewirkung von Drehmoment an eine Abtriebsseite (12), mit einem ersten Elektromotor (14), umfassend einen ersten Stator (16) und einen ersten Rotor (18), einem zweiten Elektromotor (20), umfassend einen zweiten Stator (22) und einen zweiten Rotor (24), einer Steuerungseinheit (40) zur elektrischen Ansteuerung des ersten und zweiten Elektromotors (14, 20), wobei die Steuerungseinheit (40) eine Schalteinheit (44) umfasst, die den ersten und zweiten Elektromotor (14, 20) wahlweise an- oder abschaltet, wobei der erste und zweite Rotor (18, 24) drehfest miteinander verbunden oder einteilig ausgeführt sind.
  2. Antriebsmodul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Verbrennungsmotor (32) angeordnet ist, der über eine Trennkupplung (36) mit der Abtriebsseite (12) verbunden ist, wobei die Trennkupplung (36) das von dem Verbrennungsmotor (32) kommende Drehmoment in einem geschlossenen Zustand an die Abtriebsseite (12) überträgt.
  3. Antriebsmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rotor (18) mit einem Getriebe verbunden ist.
  4. Antriebsmodul (10) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodul (10) folgende Betriebzustände annehmen kann: erster zweiter Trennkupplung Verbrennungsmotor Elektromotor (14) Elektromotor (20) (36) (32) aus aus geschlossen an an aus offen aus aus an offen aus an an offen aus an oder aus aus oder an offen aus an an oder aus offen aus an an geschlossen an aus aus offen aus an oder aus an offen aus
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014026685A1 (de) 2012-08-16 2014-02-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hybridmodul mit trennkupplung für einen antriebsstrang eines kraftfahrzeuges

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WO2014026685A1 (de) 2012-08-16 2014-02-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hybridmodul mit trennkupplung für einen antriebsstrang eines kraftfahrzeuges

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