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Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, dass bei einem Kraftfahrzeug mehrere elektrische Antriebsmaschinen angeordnet sein können, welche dann wiederum für einen jeweiligen Antrieb eines Rades ausgebildet sind. Insbesondere kann dadurch ein sogenanntes Torque-Vectoring durchgeführt werden, wobei dann wiederum die jeweiligen Antriebsarten symmetrisch aufgebaut sind und einem jeweiligen Antriebsrad eine Elektromaschine zuordnen. Hierbei ergeben sich durch die doppelte Ausführung von Radsatz und Elektrosystemen Nachteile in der Reichweite speziell im kundenrelevanten Teillastbereich.
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Die
DE 10 2012 101 209 A1 betrifft einen Antriebsstrang eines rein elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit mindestens einer Elektromaschine, einem Getriebe, einem Differential und einer Achse, wobei die Achse mittels der mindestens einen Elektromaschine über das Getriebe und das Differential antreibbar ist. Bei einem solchen Antriebsstrang ist vorgesehen, dass das Differential als Planetendifferential ausgebildet ist, wobei das Planetendifferential einen mit der mindestens einen Elektromaschine verbundenen Eingang und zwei Ausgänge aufweist, wobei der eine, erste Ausgang mit einem ersten Achsabschnitt der Achse und der andere, zweite Ausgang mit einem anderen, zweiten Abschnitt der Achse verbunden ist, wobei Umlaufachsen von Eingang und Ausgängen des Planetengetriebes eine Zwischenachse bilden, wobei die Zwischenachse zwischen der Achse eines Rotors der mindestens einen Elektromaschine und der antreibbaren Achse angeordnet ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Antriebsstrang zu schaffen, mittels welchem ein verbesserter Betrieb eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, mit zumindest einer ersten elektrischen Antriebsmaschine, welche zum Antreiben eines ersten Rades am Antriebsstrang in einem ersten Betriebsmodus des Antriebsstrangs ausgebildet ist, und mit einer zur ersten elektrischen Antriebsmaschine weiteren zweiten elektrischen Antriebsmaschine, welche zum Antreiben eines zweiten Rads am Antriebsstrang im ersten Betriebsmodus ausgebildet ist, wobei im ersten Betriebsmodus die erste Antriebsmaschine und die zweite Antriebsmaschine unterschiedlich antreibbar sind.
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Es ist vorgesehen, dass der Antriebsstrang ein zu einer Antriebsachse des Antriebsstrangs koaxial ausgebildetes Differenzial aufweist, sodass in einem zum ersten Betriebsmodus unterschiedlichen zweiten Betriebsmodus das erste Rad und das zweite Rad gemeinsam mittels der ersten Antriebsmaschine oder mittels der zweiten Antriebsmaschine antreibbar sind.
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Es ist somit ein zusätzlicher Betriebsmodus eingeführt, bei dem der Antrieb von nur einem Elektromotorsystem übernommen werden kann. Hierzu wird der zweite Betriebsmodus, welcher auch als Single Mode bezeichnet werden kann, mit dem zusätzlichen Differential eingeführt.
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Bekannte elektrische Traktionsantriebe aus dem Stand der Technik sind insbesondere mit zwei Elektromotorsystemen ausgebildet und haben gegenüber leistungsgleichen Antrieben mit nur einem Elektromotor deutliche Effizienznachteile. Durch das erfindungsgemäße Differential kann dieser Nachteil durch die Ergänzung des Differentials vermieden werden. Durch die Lastpunktverschiebung kann sogar ein erheblicher Reichweitenvorteil im Bereich mehrerer Prozent realisiert werden.
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Insbesondere kann somit ein Direktgang zur Vermeidung von Radsatzverlusten und ein zusätzlicher Betriebsmodus eingeführt werden, bei dem der Antrieb nur von einem Elektromotorsystem übernommen wird. Insbesondere wird somit der Effizienznachteil durch die Erweiterung um den Direktgang reduziert. Durch die mehrfache Lastpunktverschiebung, insbesondere im sogenannten Single-Mode und im Direktgang, kann ein erheblicher Reichweitenvorteil im Bereich mehrerer Prozent realisiert werden. Die spezielle Anordnung erlaubt eine Zugkraftüberbrückung bei Schaltungen durch den jeweils anderen Elektromotor und ermöglicht damit kleinere beziehungsweise den Verzicht auf Lastschaltelemente.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist das Differenzial in einer Planetenbauweise ausgebildet.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn in einer ersten Antriebsmaschine und/oder einer zweiten Antriebsmaschine zumindest zwei Gänge, insbesondere drei Gänge, ausgebildet sind.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Antriebsanordnung an einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform sind die erste Antriebsmaschine und die zweite Antriebsmaschine unsymmetrisch ausgebildet.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang nach dem vorhergehenden Aspekt. Das Kraftfahrzeug ist zumindest teilweise elektrisch ausgebildet. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug vollelektrisch ausgebildet.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Antriebsstrangs sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Kraftfahrzeugs anzusehen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines Antriebsstrangs; und
- 2 ein weiteres schematisches Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines Antriebsstrangs.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Antriebsstrangs 10. Der Antriebsstrang 10 ist für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug 40, welches nur schematisch dargestellt ist, ausgebildet. Der Antriebsstrang 10 weist zumindest eine erste elektrische Antriebsmaschine 12 zum Antreiben eines ersten Rads 14 am Antriebsstrang 10 in einem ersten Betriebsmodus des Antriebsstrangs 10 auf. Ferner weist der Antriebsstrang 10 eine zur ersten elektrischen Antriebsmaschine 12 weitere zweite elektrische Antriebsmaschine 16 auf, welche zum Antreiben eines zweiten Rads 18 ausgebildet ist, wobei im ersten Betriebsmodus die erste Antriebsmaschine 12 und die zweite Antriebsmaschine 16 unterschiedlich antreibbar sind.
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Es ist vorgesehen, dass der Antriebsstrang 10 ein zu einer Antriebsachse 20 des Antriebsstrangs 10 koaxial ausgebildetes Differenzial 22 aufweist, sodass in einem zum ersten Betriebsmodus unterschiedlichen zweiten Betriebsmodus das erste Rad 14 und das zweite Rad 18 gemeinsam mittels der ersten Antriebsmaschine 12 oder mittels der zweiten Antriebsmaschine 16 antreibbar sind.
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Insbesondere ist gezeigt, dass das Differenzial 22 in einer Planetenbauweise ausgebildet ist.
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Ferner ist insbesondere gezeigt, dass an der ersten Antriebsmaschine 12 und/oder an der zweiten Antriebsmaschine 16 zumindest zwei Gänge, insbesondere drei Gänge, ausgebildet sind. Hierzu weist der Antriebsstrang 10 insbesondere eine jeweilige Aktorik 24 für die Gänge auf. Ferner ist insbesondere gezeigt, dass eine jeweilige Aktorikklaue 26 sowie eine Aktoriklamelle 28 am Antriebsstrang 10 ausgebildet sind.
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Des Weiteren ist eine jeweilige Klaue 30 für den ersten beziehungsweise zweiten Gang auf den dritten Gang gezeigt. Ferner ist eine Übersetzungsstufe 32 für den ersten beziehungsweise zweiten Gang gezeigt. Des Weiteren weist der Antriebsstrang 10 eine Torque-Vectoring-Kupplung 34 sowie links als auch rechts auf.
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Ferner kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Antriebsstrang 10 an einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs 40 ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann die Antriebsachse 20 eine Hinterachse des Kraftfahrzeugs sein.
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Insbesondere ist somit ein koaxiales Konzept für die elektrischen Antriebsmaschinen 12, 16 gezeigt, welche über das Differenzial 22 in einen Single-Mode geschaltet werden können, bei welchem die Antriebsachse 20 lediglich über die elektrische erste Antriebsmaschine 12 oder über die elektrische zweite Antriebsmaschine 16 angetrieben werden können. Insbesondere ist das vorliegende Konzept auf bis zu zweimal drei Gänge erweitert. Es kann somit insbesondere ein Dual-Antrieb sowie ein Single-Mode bereitgestellt werden. Ferner kann ein sogenanntes Torque-Vectoring durchgeführt werden. Durch die koaxiale Anordnung kann ein kompaktes Package bereitgestellt werden. Ferner kann eine Zugkraftunterdrückung beim Schalten durch die zwei elektrischen Antriebsmaschinen 12, 16 realisiert werden, wodurch ein Entfall von Lastschaltelementen in der komplett koaxialen Anordnung realisiert werden kann. An jeder elektrischen Antriebsmaschine 12, 16 können bis zu drei Gänge mit sehr geringem Aufwand realisiert werden. Insbesondere kann ein Direktgang ohne Wälzverluste am Radsatz realisiert werden. Optional ist es ermöglicht, dass die elektrischen Antriebsmaschinen 12, 16 nicht symmetrisch, mit anderen Worten unsymmetrisch, ausgebildet sein können, wodurch sich noch mehr Betriebsmodi mit günstigen Wirkungsgraden in besonderen Betriebsbereichen realisieren lassen. Beispielsweise erlauben die zwei elektrischen Antriebsmaschinen 12, 16 mit jeweils drei Gängen mehr als 20 Betriebsmodi.
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2 zeigt ein weiteres schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform des Antriebsstrangs 10. Im folgenden Ausführungsbeispiel ist insbesondere ein Dual-Motorkonzept mit einer achsparallelen Bauweise für das Differenzial 22 vorgeschlagen, wobei das Differenzial 22 vorliegend in Planetenbauweise und mit einem Stirnradsatz ausgebildet ist. Insbesondere ist ein Zweigangkonzept bereitgestellt. Insbesondere kann durch einen Umschaltvorgang 36 von einem ersten Gang in einen zweiten Gang geschaltet werden. Durch einen Umschaltvorgang 38 kann zwischen dem Torque-Vectoring 34 und dem Differenzial 22 geschaltet werden. Insbesondere ist im folgenden Ausführungsbeispiel zwischen dem Torque-Vectoring-Modus und dem Single-Mode-Modus mit dem Differenzial 22 umschaltbar.
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Insgesamt zeigen die 1 bis 2 einen elektrischen Traktionsantrieb mit Dual-Elektromotor, Torque-Vectoring und Single-Model.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebsstrang
- 12
- erste Antriebsmaschine
- 14
- erstes Rad
- 16
- zweite Antriebsmaschine
- 18
- zweites Rad
- 20
- Antriebsachse
- 22
- Differenzial
- 24
- Aktorik
- 26
- Aktorikklaue
- 28
- Aktoriklamelle
- 30
- Klaue
- 32
- Untersetzungsstufe
- 34
- Torque-Vectoring-Kupplung
- 36
- Umschaltvorgang
- 38
- Umschaltvorgang
- 40
- Kraftfahrzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012101209 A1 [0003]
