DE102020215133A1 - Elektrischer antriebsstrang und verfahren zum betrieb eines elektrischen antriebsstrangs - Google Patents

Elektrischer antriebsstrang und verfahren zum betrieb eines elektrischen antriebsstrangs Download PDF

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Bert Hannon
Joachim Van Dingenen
Kurt Cattoor
Jessica Versini
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Abstract

Die Offenbarung betrifft einen elektrischen Antriebsstrang (1, 1'), der mindestens eine erste (2) und eine zweite elektrische Maschine (3), mindestens einen ersten (4) und einen zweiten Abtrieb (5) und mindestens einen ersten Planetenradsatz (6) mit drei antriebsmäßig verbundenen Komponenten (7, 8, 9) einschließlich eines Sonnenrades, eines Planetenträgers und eines Hohlrades umfasst. Die erste und die zweite elektrische Maschine (2, 3) sind über den ersten Planetenradsatz (6) mit dem ersten und dem zweiten Abtrieb (4, 5) antriebsmäßig verbunden oder verbindbar. Die erste und/oder zweite elektrische Maschine (2, 3) ist wahlweise über mindestens zwei unterschiedliche Übersetzungen mit derselben der drei Komponenten (7, 8, 9) des ersten Planetenradsatzes (6) antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar, und/oder dieselbe der drei Komponenten (7, 8, 9) des ersten Planetenradsatzes (6) ist wahlweise über mindestens zwei unterschiedliche Übersetzungen mit dem ersten und dem zweiten Abtrieb (4, 5) antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar. Die Offenbarung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs (1, 1').

Description

  • Die Offenbarung betrifft einen elektrischen Antriebsstrang, insbesondere einen elektrischen Antriebsstrang für ein Elektrofahrzeug, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs.
  • Elektrofahrzeuge, elektrische Antriebsstränge und Verfahren zum Betrieb solcher Antriebsstränge sind in der Technik bekannt. Ein Elektrofahrzeug kann zum Beispiel eine oder mehrere elektrische Maschinen (die elektrische Antriebsleistungen liefern) und eine oder mehrere mechanische Abtriebe aufweisen. In diesem Fall sorgt ein elektrischer Antriebsstrang für die Leistungsverteilung zwischen den elektrischen Antrieben und den elektrischen Abtrieben.
  • Ein solcher elektrischer Antriebsstrang sollte es vorzugsweise ermöglichen, die elektrischen Maschinen mit hohem Wirkungsgrad an den jeweils optimalen Betriebspunkten zu betreiben und z. B. einen Null-Drehzahl-Betrieb der elektrischen Maschinen bei Fahrzeugstillstand zu vermeiden. Außerdem sollte ein solcher elektrischer Antriebsstrang kompakt und kosteneffizient sein und einen flexiblen Betrieb unter verschiedenen Bedingungen ermöglichen.
  • Dementsprechend besteht ein Ziel der vorliegenden Offenbarung darin, einen elektrischen Antriebsstrang und ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs mit einigen oder allen der oben genannten Eigenschaften vorzuschlagen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Antriebsstrang nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs nach Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen, Weiterentwicklungen und Anwendungen werden in Kombination mit den abhängigen Ansprüchen deutlich.
  • Der vorgeschlagene elektrische Antriebsstrang umfasst mindestens eine erste und eine zweite elektrische Maschine, mindestens einen ersten und einen zweiten Abtrieb und mindestens einen ersten Planetenradsatz mit drei antriebsmäßig verbundenen Komponenten, umfassend ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad.
  • Die erste und die zweite elektrische Maschine sind über den ersten Planetenradsatz mit dem ersten und dem zweiten Abtrieb antriebsmäßig verbunden oder verbindbar.
  • Mindestens eine der ersten und der zweiten elektrischen Maschine ist wahlweise über mindestens zwei unterschiedliche Übersetzungen mit derselben der drei Komponenten des ersten Planetenradsatzes antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar, und/oder dieselbe der drei Komponenten des ersten Planetenradsatzes ist wahlweise über mindestens zwei unterschiedliche Übersetzungen mit dem ersten und dem zweiten Abtrieb antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar.
  • Die Verbindung der ersten und zweiten elektrischen Maschine mit dem ersten und zweiten Abtrieb über den Planetenradsatz in der vorgeschlagenen Weise ermöglicht eine kompakte und kostengünstige Bauweise des elektrischen Antriebsstrangs sowie einen flexiblen Betrieb des elektrischen Antriebsstrangs unter verschiedenen Bedingungen.
  • Die Leistungsverteilung des vorgeschlagenen elektrischen Antriebsstrangs mit dem ersten Planetenradsatz schreibt beispielsweise kein festes Verhältnis zwischen den Antrieben (elektrische Maschinen) und den Abtrieben vor und ermöglicht eine beliebig hohe Untersetzung, d. h. es handelt sich um ein Infinitely-Variable-Transmission-Getriebe.
  • Insbesondere ist es dadurch möglich, dass die elektrischen Maschinen mit hohem Wirkungsgrad (an ihren jeweiligen optimalen Betriebspunkten) arbeiten. Außerdem kann ein Null-Drehzahl-Betrieb der elektrischen Maschinen vermieden werden.
  • Da mindestens eine der ersten und der zweiten elektrischen Maschine und/oder der erste und der zweite Abtrieb wahlweise über mindestens zwei verschiedene Übersetzungen mit dem ersten Planetenradsatz antriebsmäßig verbunden oder verbindbar sind, kann außerdem eine flexible Schalt- und/oder Leistungsverteilungsfunktionalität auf der Antriebsseite (elektrische Maschine) und/oder auf der Abtriebsseite des Planetenradsatzes bereitgestellt werden.
  • Es ist zu beachten, dass im Betrieb sowohl die erste als auch die zweite elektrische Maschine mit einer entsprechenden Komponente des ersten Planetenradsatzes verbunden sein und ein Drehmoment liefern müssen, damit das Drehmoment über den ersten Planetenradsatz an den ersten und zweiten Abtrieb übertragen werden kann.
  • Der elektrische Antriebsstrang kann eine oder mehrere Klauenkupplungen und/oder Nasskupplungen und/oder Synchronisiereinrichtungen umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie die erste und/oder die zweite elektrische Maschine und/oder den ersten und/oder den zweiten Abtrieb wahlweise über mindestens zwei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse antriebsmäßig mit dem ersten Planetenradsatz verbinden
  • Wenn nur eine der ersten und der zweiten elektrischen Maschine mit dem ersten Planetenradsatz wahlweise über mindestens zwei verschiedene Übersetzungen antriebsmäßig verbunden oder verbindbar ist, kann die verbleibende der ersten und der zweiten elektrischen Maschine mit dem Planetenradsatz direkt oder über eine oder mehrere feste Übersetzungen drehmomentübertragend gekoppelt sein.
  • Bei den elektrischen Maschinen kann es sich insbesondere um elektrische Maschinen eines Elektrofahrzeugs handeln, wie z. B. ein elektrisches Straßenfahrzeug, ein Off-Road-Fahrzeug oder ein Boot. Jeder der Abtriebe kann z. B. ein Teil des Antriebsstrangs des Fahrzeugs und/oder ein oder mehrere mechanische Nebenabtriebe (PTOs) sein oder umfassen.
  • Der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes kann ein Planetenrad oder vorzugsweise mehrere Planetenräder, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen, umfassen oder mit diesen verbunden sein.
  • Die erste und die zweite elektrische Maschine können jeweils mit einer anderen der drei Komponenten des ersten Planetenradsatzes antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar sein. In diesem Fall können der erste und der zweite Abtrieb jeweils mit dem verbleibenden der drei Komponenten des ersten Planetenradsatzes antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar sein. Auf diese Weise kann die von der ersten und zweiten elektrischen Maschine gelieferte Leistung kombiniert werden, um den ersten und/oder zweiten Abtrieb anzutreiben, und/oder die vom ersten und/oder zweiten Abtrieb gelieferte Leistung kann auf die erste und/oder zweite elektrische Maschine verteilt werden.
  • Die erste und die zweite elektrische Maschine können jeweils über mindestens zwei unterschiedliche Übersetzungen mit dem ersten Planetenradsatz antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar sein. Auf diese Weise können flexible Schalt- und/oder Leistungsverteilungsfunktionen auf der Antriebsseite bereitgestellt werden.
  • Der erste und der zweite Abtrieb können mit einem Abtrieb des ersten Planetenradsatzes antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar sein. Der Abtrieb des ersten Planetenradsatzes kann das Sonnenrad, den Planetenträger oder das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes umfassen.
  • Der erste Planetenradsatz kann über einen zweiten Planetenradsatz mit dem ersten und dem zweiten Abtrieb antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar sein. So kann auf der Abtriebsseite eine flexible Schalt- und/oder Leistungsverteilungsfunktion bereitgestellt werden.
  • Der zweite Planetenradsatz kann ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad umfassen. Der erste Abtrieb und der zweite Abtrieb können jeweils mit unterschiedlichen Elementen aus der Gruppe umfassend Sonnenrad, Planetenträger und Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes antriebsmäßig verbunden sein. Der zweite Planetenradsatz kann somit einen differenzierten Antrieb des ersten und zweiten Abtriebs ermöglichen, d. h. er kann z. B. als Planetenrad-Zwischenachsdifferential (IAD) wirken.
  • Der zweite Planetenradsatz kann mit einem Sperrmechanismus ausgestattet sein. So können unterschiedliche Fahrsituationen, z. B. mit unterschiedlicher Traktion und/oder Bodenbeschaffenheit, berücksichtigt werden.
  • Der erste und der zweite Abtrieb können über ein Kegelrad-IAD und/oder eine Vorderachsentrennung und/oder eine Hinterachsentrennung verbunden sein. Das Kegelrad-IAD kann mit einem Sperrmechanismus ausgestattet sein.
  • Der elektrische Antriebsstrang kann ferner einen mechanischen Nebenabtrieb umfassen, der mit der ersten oder der zweiten elektrischen Maschine antriebsmäßig verbunden ist oder wahlweise antriebsmäßig verbunden werden kann.
  • Der elektrische Antriebsstrang kann eine vordere Antriebsachse und eine hintere Antriebsachse umfassen. Die vordere Antriebsachse kann mit dem ersten und/oder zweiten Abtrieb antriebsmäßig verbunden sein oder wahlweise antriebsmäßig verbunden werden. Die hintere Antriebsachse kann mit dem ersten und/oder zweiten Abtrieb antriebsmäßig verbunden sein oder wahlweise antriebsmäßig verbunden werden.
  • Der elektrische Antriebsstrang kann eine Energiespeichervorrichtung umfassen, die elektrisch mit der ersten elektrischen Maschine und/oder der zweiten elektrischen Maschine verbunden ist. Die erste elektrische Maschine und/oder die zweite elektrische Maschine können so konfiguriert sein, dass sie wahlweise als Elektromotor oder als elektrischer Generator arbeiten. Auf diese Weise kann der elektrische Antriebsstrang für die Rückgewinnung der in der Energiespeichervorrichtung gespeicherten Energie sorgen, z. B. durch regeneratives Bremsen.
  • Das vorgeschlagene Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs umfasst Übertragen eines Drehmoments von einer ersten elektrischen Maschine und von einer zweiten elektrischen Maschine zu einem ersten mechanischen Abtrieb und zu einem zweiten mechanischen Abtrieb über einen ersten Planetenradsatz, wobei der erste Planetenradsatz drei antriebsmäßig verbundene Komponenten umfasst, darunter ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad.
  • Drehmoment von der ersten oder der zweiten elektrischen Maschine wird wahlweise auf eine der drei Komponenten des ersten Planetenradsatzes über mindestens eine von mindestens zwei wahlweise einkuppelbaren Übersetzungen übertragen, und/oder ein Drehmoment von dem ersten Planetenradsatz wird wahlweise auf den ersten mechanischen Abtrieb und den zweiten mechanischen Abtrieb über jeweils eine von mindestens zwei wahlweise einkuppelbaren Übersetzungen übertragen.
  • Wird Drehmoment von nur einer der ersten und zweiten elektrischen Maschine wahlweise über eines von mindestens zwei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen auf den ersten Planetenradsatz übertragen, kann Drehmoment von der verbleibenden der ersten und zweiten elektrischen Maschine direkt oder über ein oder mehrere feste Übersetzungsverhältnisse auf den Planetenradsatz übertragen werden.
  • Drehmoment von mindestens einem der ersten mechanischen Abtriebe und des zweiten mechanischen Abtriebs kann über den Planetenradsatz auf die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine übertragen werden.
  • Der Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs nach dem vorgeschlagenen Verfahren hat die gleichen Vorteile, die oben im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen elektrischen Antriebsstrang genannt wurden. Dementsprechend kann das Verfahren weitere Schritte oder Aspekte umfassen, die den Merkmalen des elektrischen Antriebsstrangs in verschiedenen Ausführungsformen entsprechen.
  • Die obigen sowie weitere Vorteile des vorgeschlagenen elektrischen Antriebsstrangs und Verfahrens werden für Fachleute aus der folgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen ersichtlich, wenn man sie im Lichte der beigefügten schematischen Zeichnungen betrachtet, in denen
    • 1 ein Blockdiagramm eines elektrischen Antriebsstrangs gemäß einem Beispiel zeigt,
    • 2 eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebsstrangs gemäß einem weiteren Beispiel zeigt.
  • Wiederkehrende und ähnliche Merkmale sind in den Zeichnungen mit identischen Bezugsziffern versehen.
  • Der in 1 dargestellte elektrische Antriebsstrang 1 umfasst eine erste elektrische Maschine 2, eine zweite elektrische Maschine 3, einen ersten Abtrieb 4, einen zweiten Abtrieb 5 und einen ersten Planetenradsatz 6. Der erste Planetenradsatz umfasst drei antriebsmäßig verbundene Komponenten (erste Komponente 7, zweite Komponente 8, dritte Komponente 9), wobei die drei Komponenten ein Sonnenrad, ein Planetenrad und ein Hohlrad sind. Die Abtriebe 4, 5 sind mechanische Abtriebe.
  • Die erste und die zweite elektrische Maschine 2, 3 sind über den ersten Planetenradsatz 6 mit dem ersten und dem zweiten Abtrieb 4, 5 antriebsmäßig verbunden oder verbindbar. Insbesondere ist die erste elektrische Maschine 2 über einen ersten Getriebezug 10 mit dem ersten Planetenradsatz 6 verbunden, die zweite elektrische Maschine 3 ist über einen zweiten Getriebezug 11 mit dem ersten Planetenradsatz 6 verbunden, und der erste und der zweite Abtrieb 4, 5 sind jeweils über einen dritten Getriebezug 12 mit dem ersten Planetenradsatz 6 verbunden.
  • Der erste Getriebezug 10 umfasst mindestens zwei unterschiedliche, wahlweise einkuppelbare Übersetzungen, so dass die erste elektrische Maschine 2 wahlweise über mindestens zwei unterschiedliche Übersetzungen mit der ersten Komponente 7 des ersten Planetenradsatzes 6 antriebsmäßig verbunden oder verbindbar ist.
  • Der zweite Getriebezug 11 umfasst mindestens zwei unterschiedliche, wahlweise einkuppelbare Übersetzungen, so dass die zweite elektrische Maschine 3 wahlweise über mindestens zwei unterschiedliche Übersetzungen mit der zweiten Komponente 8 des ersten Planetenradsatzes 6 antriebsmäßig verbunden oder verbindbar ist.
  • Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist somit jede der ersten und zweiten elektrischen Maschine 2, 3 über mindestens zwei unterschiedliche Übersetzungen mit dem ersten Planetenradsatz 6 antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar. Alternativ kann auch nur eine der ersten und der zweiten elektrischen Maschine 2, 3 mit dem ersten Planetenradsatz 6 wahlweise über mindestens zwei unterschiedliche Übersetzungen antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar sein. In diesem Fall kann die verbleibende der ersten und zweiten elektrischen Maschine 2, 3 direkt oder über ein oder mehrere feste Übersetzungsverhältnisse mit dem ersten Planetenradsatz 6 gekoppelt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich dazu, dass mindestens eine der ersten und der zweiten elektrischen Maschine 2, 3 wie beschrieben wahlweise mit dem ersten Planetenradsatz 6 verbunden oder verbindbar ist, kann die dritte Komponente 9 des ersten Planetenradsatzes 6 wahlweise über mindestens zwei verschiedene Übersetzungen mit dem ersten und dem zweiten Abtrieb 4, 5 antriebsmäßig verbunden oder verbindbar sein. Im vorliegenden Beispiel umfasst der dritte Getriebezug 12 mindestens zwei unterschiedliche, wahlweise einkuppelbare Übersetzungen, so dass die dritte Komponente 9 des ersten Planetenradsatzes 6 wahlweise über mindestens zwei unterschiedliche Übersetzungen mit dem ersten und dem zweiten Abtrieb 4, 5 antriebsmäßig verbunden oder verbindbar ist.
  • Demnach sind die erste und die zweite elektrische Maschine 2, 3 jeweils mit einer anderen der drei Komponenten 7, 8, 9 des ersten Planetenradsatzes 6 antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar, und der erste und der zweite Abtrieb 4, 5 sind jeweils mit der verbleibenden der drei Komponenten 7, 8, 9 des ersten Planetenradsatzes 6 antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar.
  • Der elektrische Antriebsstrang 1 umfasst einen mechanischen Nebenabtrieb 13, der über das erste Getriebe 10 mit der ersten elektrischen Maschine 2 antriebsmäßig verbunden ist oder wahlweise antriebsmäßig verbunden werden kann. Der Nebenantrieb 13 ist mit einem dritten Abtrieb 14 (mechanischer Abtrieb) verbunden.
  • Der elektrische Antriebsstrang 1 umfasst ferner eine Energiespeichervorrichtung 15, beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie, der über eine erste Motorsteuereinheit 16 mit der ersten elektrischen Maschine 2 und über eine zweite Motorsteuereinheit 17 mit der zweiten elektrischen Maschine 3 elektrisch verbunden ist. Die erste und die zweite Motorsteuereinheit 16, 17 sind so konfiguriert, dass sie die erste bzw. zweite elektrische Maschine 2, 3 versorgen und steuern.
  • Die erste elektrische Maschine 2 und/oder die zweite elektrische Maschine 3 können so konfiguriert sein, dass sie wahlweise als Elektromotor oder als elektrischer Generator arbeiten.
  • Der in 2 gezeigte elektrische Antriebsstrang 1' ist ähnlich aufgebaut wie der elektrische Antriebsstrang 1, d.h. er umfasst eine erste elektrische Maschine 2, eine zweite elektrische Maschine 3, einen ersten Abtrieb 4, einen zweiten Abtrieb 5, einen dritten Abtrieb 14, einen ersten Planetenradsatz 6, ein erstes Getriebezug 10, ein zweites Getriebezug 11, ein drittes Getriebezug 12, einen mechanischen Nebenabtrieb 13, eine Energiespeichervorrichtung (nicht dargestellt), eine erste Motorsteuereinheit 16 und eine zweite Motorsteuereinheit 17, die wie oben beschrieben angeordnet und aufgebaut sind.
  • Die erste und zweite elektrische Maschine 2, 3 sind elektrische Maschinen eines Elektrofahrzeugs. Der erste und der zweite Abtrieb 4, 5 sind Teil des Antriebsstrangs des Fahrzeugs; insbesondere ist der erste Abtrieb 4 ein hinterer Abtrieb, der antriebsmäßig mit einer hinteren Antriebsachse des Fahrzeugs verbunden ist, der zweite Abtrieb 5 ist ein vorderer Abtrieb, der antriebsmäßig mit einer vorderen Antriebsachse des Fahrzeugs verbunden ist. Bei dem ersten und/oder zweiten Abtrieb 4, 5 kann es sich um andere Arten von mechanischen Abtrieben des Fahrzeugs handeln.
  • Der erste Planetenradsatz 6 umfasst ein Sonnenrad als erste Komponente 7, ein Hohlrad als zweite Komponente 8 und einen Planetenträger als dritte Komponente 9. Der Planetenträger 9 des ersten Planetenradsatzes 6 umfasst eine Vielzahl von Planetenrädern 18, die mit dem Sonnenrad 7 und dem Hohlrad 8 kämmen.
  • Der erste Getriebezug 10, der zweite Getriebezug 11 und der dritte Getriebezug 12 umfassen jeweils einen Satz erster Zahnräder 19 mit einem ersten Übersetzungsverhältnis und einen Satz zweiter Zahnräder 20 mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis.
  • Jeder der ersten und zweiten Getriebezüge 10, 11 umfasst außerdem zwei Klauenkupplungen 21, die so konfiguriert sind, dass sie wahlweise das erste Zahnrad 19 oder das zweite Zahnrad 20 des jeweiligen Getriebezugs 10, 11 mit dem Sonnenrad 7 bzw. dem Hohlrad 8 des ersten Planetenradsatzes 6 antriebsmäßig verbinden.
  • Die erste elektrische Maschine 2 ist somit über die erste und zweite Übersetzung des ersten Getriebezugs 10 mit dem Sonnenrad 7 des ersten Planetenradsatzes 6 wahlweise antriebsmäßig verbindbar. Die zweite elektrische Maschine 3 ist über die erste und zweite Übersetzung des zweiten Getriebezugs 12 mit dem Hohlrad 8 des ersten Planetenradsatzes 6 wahlweise antriebsmäßig verbindbar.
  • Der dritte Getriebezug 12 umfasst zwei nasse Kupplungen 22, die so konfiguriert sind, dass sie wahlweise das erste Zahnrad 19 oder das zweite Zahnrad 20 des dritten Getriebezugs 12 mit dem Planetenträger 9 des ersten Planetenradsatzes 6 antriebsmäßig verbinden. Der erste und zweite Abtrieb 4, 5 sind somit über die erste und zweite Übersetzung des dritten Getriebezugs 12 wahlweise mit dem Planetenträger 9 des ersten Planetenradsatzes 6 antriebsmäßig verbindbar.
  • Die Klauenkupplungen 21 und die Nasskupplungen 22 des vorliegenden Beispiels können in verschiedenen Beispielen durch andere Technologien wie Klauenkupplungen und/oder Nasskupplungen und/oder Synchronisierungen ersetzt werden.
  • Im vorliegenden Beispiel umfasst ein erster Antrieb des ersten Planetenradsatzes 6 das Sonnenrad 7, ein zweiter Antrieb des ersten Planetenradsatzes 6 umfasst das Hohlrad 8 und ein Abtrieb des ersten Planetenradsatzes 6 umfasst den Planetenträger 9. Alternativ kann der erste und/oder zweite Antrieb und/oder der Abtrieb des ersten Planetenradsatzes 6 auch jedes andere Sonnenrad 7, das Hohlrad 8 oder den Planetenträger 9 umfassen.
  • Das dritte Getriebezug 12 umfasst einen zweiten Planetenradsatz 23 mit einem Sonnenrad 7' als erster Komponente, einem Hohlrad 8' als zweiter Komponente und einem Planetenträger 9 als dritter Komponente. Der Planetenträger 9' des zweiten Planetenradsatzes 23 umfasst eine Vielzahl von Planetenrädern 18', die mit dem Sonnenrad 7' und dem Hohlrad 8' kämmen.
  • Der erste Planetenradsatz 6 ist über den zweiten Planetenradsatz 23 mit dem ersten und dem zweiten Abtrieb 4, 5 antriebsmäßig verbindbar. Insbesondere ist der erste Abtrieb 4 mit dem Hohlrad 8', der zweite Abtrieb 5 mit dem Sonnenrad 7' antriebsmäßig verbunden, und der Planetenträger 9' des zweiten Planetenradsatzes 23 ist über die ersten und zweiten Zahnräder 19, 20 des dritten Getriebezugs 12 mit dem Planetenträger 9 des ersten Planetenradsatzes 6 wahlweise antriebsmäßig verbindbar.
  • Der zweite Planetenradsatz umfasst einen Sperrmechanismus 24, der wahlweise in Eingriff gebracht werden kann, um den ersten Abtrieb 4 und den zweiten Abtrieb 5 direkt antriebsmäßig zu verbinden (z. B. um auf variable Traktions- und/oder Straßenbedingungen zu reagieren). Der Sperrmechanismus 24 kann weggelassen werden. Alternativ können der erste und der zweite Abtrieb 4, 5 über ein Kegelrad-IAD und/oder eine Vorderachs- und/oder Hinterachsentkopplung verbunden sein.
  • Der mechanische Nebenantrieb 13 umfasst einen Satz von ersten Zahnrädern 19, die mit der ersten elektrischen Maschine 2 in antriebsmäßiger Verbindung stehen. Die ersten Zahnräder 19 des Nebenantriebs 13 sind über eine Klauenkupplung 21 des Nebenantriebs 13 wahlweise mit dem dritten Abtrieb 14 (mechanischer Abtrieb) antriebsmäßig verbindbar. Der dritte Abtrieb 14 kann z. B. ein mechanischer Hilfsabtrieb des Elektrofahrzeugs sein.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs, wie des elektrischen Antriebsstrangs 1 oder 1', beschrieben. Das Drehmoment wird von der ersten elektrischen Maschine 2 und von der zweiten elektrischen Maschine 3 über den ersten Planetenradsatz 6 auf den ersten mechanischen Abtrieb 4 und auf den zweiten mechanischen Abtrieb 5 übertragen.
  • Drehmoment von mindestens einer der ersten elektrischen Maschine 2 und der zweiten elektrischen Maschine 3 wird wahlweise über eine von mindestens zwei wahlweise einkuppelbaren Übersetzungen (in diesem Beispiel über eine der mindestens zwei wahlweise einkuppelbaren Übersetzungen des ersten und/oder zweiten Getriebezugs 10, 11) auf eine der drei Komponenten 7, 8, 9 des ersten Planetenradsatzes 6 übertragen.
  • Zusätzlich oder alternativ zum vorhergehenden Absatz wird Drehmoment des ersten Planetenradsatzes 6 wahlweise über mindestens zwei wahlweise einkuppelbare Übersetzungen (in diesem Beispiel über einen der mindestens zwei wahlweise einkuppelbaren Übersetzungen des dritten Getriebezugs 12) auf den ersten Abtrieb 4 und den zweiten Abtrieb 5 übertragen.
  • Wenn Drehmoment von nur einer der ersten und zweiten elektrischen Maschine 2, 3 wahlweise über eine von mindestens zwei verschiedenen Übersetzungen auf den ersten Planetenradsatz 6 übertragen wird, kann Drehmoment von der verbleibenden der ersten und zweiten elektrischen Maschine 2, 3 direkt oder über eine oder mehrere feste Übersetzungen auf den Planetenradsatz 6 übertragen werden.
  • Außerdem kann Drehmoment von mindestens einem der beiden Abtriebe 4 und 5 über den Planetenradsatz 6 auf die erste elektrische Maschine 2 und die zweite elektrische Maschine 3 übertragen werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1'
    Elektrischer Antriebsstrang,
    2
    Erste elektrische Maschine,
    3
    Zweite elektrische Maschine,
    4
    Erster Abtrieb,
    5
    Zweiter Abtrieb,
    6
    Erster Planetenradsatz,
    7
    Erste Komponente,
    8
    Zweite Komponente,
    9
    Dritte Komponente,
    10
    Erster Getriebezug,
    11
    Zweiter Getriebezug,
    12
    Dritter Getriebezug,
    13
    Nebenantrieb,
    14
    Dritter Abtrieb,
    15
    Energiespeichervorrichtung,
    16
    Erste Motorsteuereinheit,
    17
    Zweite Motorsteuereinheit,
    18, 18'
    Planetenrad,
    19
    Erstes Zahnrad,
    20
    Zweites Zahnrad,
    21
    Klauenkupplung,
    22
    Nasskupplung,
    23
    Zweiter Planetenradsatz,
    24
    Sperrmechanismus.

Claims (12)

  1. Elektrischer Antriebsstrang (1, 1'), umfassend: mindestens eine erste (2) und eine zweite elektrische Maschine (3), mindestens einen ersten (4) und einen zweiten Abtrieb (5) und mindestens einen ersten Planetenradsatz (6) mit drei antriebsmäßig verbundenen Komponenten (7, 8, 9), umfassend ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad, wobei die erste und die zweite elektrische Maschine (2, 3) über den ersten Planetenradsatz (6) mit dem ersten und dem zweiten Abtrieb (4, 5) antriebsmäßig verbunden oder verbindbar sind, und wobei a. die erste und/oder zweite elektrische Maschine (2, 3) mit ein und derselben der drei Komponenten (7, 8, 9) des ersten Planetenradsatzes (6) wahlweise über mindestens zwei unterschiedliche Übersetzungen antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar ist, und/oder b. ein und dieselbe der drei Komponenten (7, 8, 9) des ersten Planetenradsatzes (6) wahlweise über mindestens zwei unterschiedliche Übersetzungen mit dem ersten und dem zweiten Abtrieb (4, 5) antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar ist.
  2. Elektrischer Antriebsstrang (1, 1') nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite elektrische Maschine (2, 3) jeweils mit einer anderen der drei Komponenten (7, 8, 9) des ersten Planetenradsatzes (6) antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar sind und der erste und der zweite Abtrieb (4, 5) jeweils mit der übrigen der drei Komponenten (7, 8, 9) des ersten Planetenradsatzes (6) antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar sind.
  3. Elektrischer Antriebsstrang (1, 1') nach Anspruch 2, wobei sowohl die erste als auch die zweite elektrische Maschine (2, 3) über mindestens zwei unterschiedliche Übersetzungen mit dem ersten Planetenradsatz (6) antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar ist.
  4. Elektrischer Antriebsstrang (1, 1') nach einem der Ansprüche 2 und 3, wobei der erste und der zweite Abtrieb (5) mit einem Abtrieb des ersten Planetenradsatzes (6) antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar sind, wobei der Abtrieb des ersten Planetenradsatzes (6) das Sonnenrad, den Planetenträger oder das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes (6) umfasst.
  5. Elektrischer Antriebsstrang (1, 1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Planetenradsatz (6) über einen zweiten Planetenradsatz (23) mit dem ersten und dem zweiten Abtrieb (4, 5) antriebsmäßig verbunden oder antriebsmäßig verbindbar ist.
  6. Elektrischer Antriebsstrang (1, 1') nach Anspruch 5, wobei der zweite Planetenradsatz (23) ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad umfasst, und wobei der erste Abtrieb (4) und der zweite Abtrieb (5) jeweils mit unterschiedlichen Elementen der Gruppe umfassend das Sonnenrad, den Planetenträger und das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes (23) antriebsmäßig verbunden sind.
  7. Elektrischer Antriebsstrang (1, 1') nach Anspruch 5 oder 6, wobei der zweite Planetenradsatz (23) einen Sperrmechanismus (24) aufweist.
  8. Elektrischer Antriebsstrang (1, 1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen mechanischen Nebenabtrieb (13), der mit der ersten oder der zweiten elektrischen Maschine (2, 3) antriebsmäßig verbunden oder wahlweise antriebsmäßig verbunden ist.
  9. Elektrischer Antriebsstrang (1, 1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine vordere Antriebsachse und eine hintere Antriebsachse, wobei die vordere Antriebsachse mit dem ersten Abtrieb (4) antriebsmäßig verbunden oder wahlweise antriebsmäßig verbunden ist und wobei die hintere Antriebsachse mit dem zweiten Abtrieb (5) antriebsmäßig verbunden oder wahlweise antriebsmäßig verbunden ist.
  10. Elektrischer Antriebsstrang (1, 1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Energiespeichervorrichtung (15), die elektrisch mit der ersten elektrischen Maschine (2) und/oder mit der zweiten elektrischen Maschine (3) verbunden ist, wobei die erste elektrische Maschine (2) und/oder die zweite elektrische Maschine (3) so dazu eingerichtet ist/sind, wahlweise entweder als Elektromotor oder als elektrischer Generator zu arbeiten.
  11. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebsstrangs (1, 1'), umfassend: Übertragen eines Drehmoments von einer ersten elektrischen Maschine (2) und von einer zweiten elektrischen Maschine (3) zu einem ersten mechanischen Abtrieb (4) und zu einem zweiten mechanischen Abtrieb (5) über einen ersten Planetenradsatz (6), wobei der erste Planetenradsatz (6) drei antriebsmäßig verbundene Komponenten (7, 8, 9) aufweist, die ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad umfassen, wobei a. ein Drehmoment von der ersten elektrischen Maschine (2) und/oder der zweiten elektrischen Maschine (3) wahlweise auf eine der drei Komponenten (7, 8, 9) des ersten Planetenradsatzes (6) über eine von mindestens zwei wahlweise einkuppelbaren Übersetzungen übertragen wird, und/oder b. ein Drehmoment von dem ersten Planetenradsatz (6) wahlweise auf sowohl den ersten mechanischen Abtrieb (4) und den zweiten mechanischen Abtrieb (5) über eine von mindestens zwei wahlweise einkuppelbaren Übersetzungen übertragen.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei ein Drehmoment von dem ersten mechanischen Abtrieb (4) und/oder dem zweiten mechanischen Abtrieb (5) über den ersten Planetenradsatz (6) auf die erste elektrische Maschine (2) und die zweite elektrische Maschine (3) übertragen wird.
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