DE102021004235A1 - Electric drive device for a motor vehicle - Google Patents

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Jonathan Zeibig
Tobias Schilder
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten elektrischen Maschine (4), welche einen ersten Rotor (8) umfasst, mit einer zweiten elektrischen Maschine (5), welche einen zweiten Rotor (11) umfasst, mit einem Planetengetriebe (6), welches genau ein Sonnenrad (7), genau einen Planetenträger (14) und genau ein Hohlrad (9) aufweist, sowie mit einem Differentialgetriebe (2), welches eine Differentialeingangswelle und zwei Abtriebswellen (3) aufweist, wobei der ersten Rotor (8) permanent drehfest mit dem Sonnenrad (7) verbunden ist.Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Maschine (5) über genau eine erste Stirnradstufe (10) derart an das Hohlrad (9) angebunden ist, dass Drehmomente ausgehend von der zweiten elektrischen Maschine (5) über das Hohlrad (9) in das Planetengetriebe (6) eingeleitet werden können, wobei der Planetenträger (14) über genau eine zweite Stirnradstufe (16) derart mit der Differentialeingangswelle des Differentialgetriebes (2) verbunden ist, das Drehmomente ausgehend von dem Planetengetriebe (6) über den Planetenträger (14) ausgeleitet und in das Differentialgetriebe (2) eingeleitet werden können.The invention relates to an electric drive device (1) for a motor vehicle, with a first electric machine (4), which comprises a first rotor (8), with a second electric machine (5), which comprises a second rotor (11) a planetary gear (6), which has exactly one sun gear (7), exactly one planet carrier (14) and exactly one ring gear (9), and with a differential gear (2) which has a differential input shaft and two output shafts (3), the first rotor (8) is permanently connected to the sun gear (7) in a rotationally fixed manner. The invention is characterized in that the second electrical machine (5) is connected to the ring gear (9) via precisely one first spur gear stage (10) in such a way that torques starting from the second electrical machine (5) via the ring gear (9) can be introduced into the planetary gear (6), the planet carrier (14) being connected to the differential via exactly one second spur gear stage (16) input shaft of the differential gear (2) is connected, the torques starting from the planetary gear (6) via the planet carrier (14) and can be introduced into the differential gear (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to an electric drive device for a motor vehicle according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1.

Elektrische Antriebsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge mit mehreren Elektromotoren sind soweit aus dem Stand der Technik bekannt. Die DE 10 2013 214 317 A1 beschreibt beispielsweise einen elektrischen Antrieb für ein Kraftfahrzeug mit zwei elektrischen Maschinen, welche an unterschiedlichen Wellen eines dreiwelligen Planetengetriebes angebunden oder über ein Schaltelement anbindbar sind.Electric drive devices for motor vehicles with several electric motors are known so far from the prior art. the DE 10 2013 214 317 A1 describes, for example, an electric drive for a motor vehicle with two electrical machines which are connected to different shafts of a three-shaft planetary gear or which can be connected via a switching element.

Einen weiteren Stand der Technik zeigt beispielsweise auch die DE 10 2019 211 678 A1 . Auch hier sind in einem elektrischen Antrieb für eine Achse über ein Differentialgetriebe zwei elektrische Maschinen vorgesehen. Diese sind ebenfalls über ein dreiwelliges Planetengetriebe kombinierbar, um das Differentialgetriebe über eine feste Übersetzung gemeinsam antreiben zu können.Another prior art, for example, also shows DE 10 2019 211 678 A1 . Here, too, two electrical machines are provided in an electrical drive for an axle via a differential gear. These can also be combined via a three-shaft planetary gear so that the differential gear can be driven together via a fixed gear ratio.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine derartige elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit zwei elektrischen Maschinen und einem Planetengetriebe dahingehend zu verbessern, dass eine günstige räumliche Anordnung der Komponenten erzielt und insgesamt ein kostengünstiges Getriebe eingesetzt werden kann.The object of the present invention is to improve such an electrical drive device for a motor vehicle with two electrical machines and a planetary gear so that a favorable spatial arrangement of the components can be achieved and, overall, an inexpensive gear can be used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ergeben sich dabei aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.According to the invention, this object is achieved by an electric drive device for a motor vehicle having the features in claim 1, and here in particular in the characterizing part of claim 1. Advantageous refinements and developments of the electric drive device according to the invention for a motor vehicle result from the dependent claims.

Bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ist es so, dass beide elektrische Maschinen an einem Planetengetriebe angebunden sind, wobei der Rotor der ersten elektrischen Maschine permanent und drehfest mit dem Sonnenrad dieses Planetengetriebes verbunden ist. Unter einer drehfesten Verbindung im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist dabei eine Verbindung zweier drehbar gelagerter Elemente zu verstehen, welche in der Art realisiert ist, dass die beiden Elemente koaxial zueinander angeordnet sind und über die Verbindung derart miteinander verbunden sind, dass sie mit derselben Winkelgeschwindigkeit drehen.In the drive device according to the invention, the two electrical machines are connected to a planetary gear, the rotor of the first electrical machine being permanently and non-rotatably connected to the sun gear of this planetary gear. A non-rotatable connection within the meaning of the present invention is to be understood as a connection between two rotatably mounted elements, which is implemented in such a way that the two elements are arranged coaxially to one another and are connected to one another via the connection in such a way that they are at the same angular speed turn.

Erfindungsgemäß ist es so, dass in der elektrischen Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung die zweite elektrische Maschine über genau eine erste Stirnradstufe an das Hohlrad des Planetengetriebes angebunden ist, sodass Drehmomente ausgehend von der zweiten elektrischen Maschine über das Hohlrad in das Planetengetriebe eingeleitet werden können und umgekehrt. Unter einer Stirnradstufe im Sinne der hier vorliegenden Erfindung sind dabei zwei miteinander kämmende Zahnräder zu verstehen, welche jeweils koaxial auf einer Welle angeordnet sind. Die Wellen sind dabei parallel zueinander, sodass die beiden Zahnräder der Stirnradstufe in einer Ebene senkrecht zu den beiden parallelen Wellen angeordnet sind. Jedes der Stirnräder einer Stirnradstufe kann dabei drehfest mit seiner jeweiligen Welle verbunden sein, wobei auch eine schaltbare Verbindung, also die Ausgestaltung als Losrad prinzipiell denkbar wäre.According to the invention, in the electric drive device according to the invention, the second electric machine is connected to the ring gear of the planetary gear via exactly one first spur gear stage, so that torques starting from the second electric machine can be introduced into the planetary gear via the ring gear and vice versa. In the context of the present invention, a spur gear stage is to be understood as two intermeshing gearwheels which are each arranged coaxially on a shaft. The shafts are parallel to one another, so that the two gears of the spur gear stage are arranged in a plane perpendicular to the two parallel shafts. Each of the spur gears of a spur gear stage can be connected non-rotatably to its respective shaft, with a switchable connection, that is to say the design as an idler gear, in principle also being conceivable.

Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung ist dann ferner so, dass der Planetenträger über genau eine weitere zweite Stirnradstufe an das Differentialgetriebe angebunden ist, und zwar derart mit der Differentialeingangswelle, dass Drehmomente ausgehend von dem Planetengetriebe über den Planetenträger ausgeleitet und in das Differentialgetriebe eingeleitet werden können. Der Aufbau ermöglicht es nun, die beiden Elektromaschinen unterschiedlich zu dimensionieren, um eine kompakte und für die benötigten Antriebsaufgaben ideale Anordnung der elektrischen Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung zu erreichen.In the case of the electric drive device according to the invention, the planet carrier is connected to the differential gear via exactly one further second spur gear stage, specifically with the differential input shaft in such a way that torques starting from the planetary gear can be diverted via the planet carrier and introduced into the differential gear. The structure now makes it possible to dimension the two electric machines differently in order to achieve a compact and ideal arrangement of the electric drive device according to the invention for the required drive tasks.

Während bei einem klassischen System mit nur einer elektrischen Maschine typischerweise ein Bremsschaltelement am Hohlrad angeordnet ist, um die Übersetzung zu ändern, ist es so, dass bei extrem langsamer Fahrt, welche auch als Kriechen bezeichnet wird, die Elektromaschine entsprechend langsam drehen muss. Sie hat dabei einen sehr schlechten Wirkungsgrad und wird sehr heiß. Bei der elektrischen Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung ist es dagegen so, dass die erste elektrische Maschine entsprechend schneller drehen kann und idealerweise in ihrem Wirkungsgradoptimum betrieben wird. Die zweite elektrische Maschine kann dann über ihre Anbindung Leistung aufnehmen, also generatorisch betrieben werden. In diesem Rekuperationsbetrieb wird die zurückgewonnene Leistung wieder in einem elektrischen Speichersystem beispielsweise einer Traktionsbatterie gespeichert oder auch direkt der ersten elektrischen Maschine zur Verfügung gestellt. Dies ermöglicht eine langsame Fahrt bei weitaus besserem Wirkungsgrad und weniger entstehende Abwärme als im Stand der Technik.While in a classic system with only one electric machine, a brake shift element is typically arranged on the ring gear in order to change the gear ratio, the situation is that when driving extremely slowly, which is also known as creeping, the electric machine has to turn correspondingly slowly. It has a very poor efficiency and gets very hot. In the case of the electric drive device according to the invention, however, it is the case that the first electric machine can rotate correspondingly faster and is ideally operated at its optimum efficiency. The second electrical machine can then take up power via its connection, that is, it can be operated as a generator. In this recuperation mode, the recovered power is stored again in an electrical storage system, for example a traction battery, or also made available directly to the first electrical machine. This enables slow travel with far better efficiency and less waste heat than in the prior art.

Außerdem ermöglicht die zweite elektrische Maschine bei der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung ihren Einsatz für einen Boostbetrieb. Dies bedeutet, dass beim Betrieb in Teillast vor allem die erste elektrische Maschine mit hohem Wirkungsgrad betrieben wird. Wird mehr Leistung benötigt, kann die zweite elektrische Maschine diese zuspeisen. Dadurch, dass die zweite elektrische Maschine nun nicht mehr als Grundlastmaschine betrieben wird, sondern lediglich als Boostmaschine oder Generator in bestimmten Betriebszuständen zugeschaltet wird, kann diese entsprechend einfach und kostengünstiger ausgeführt werden und der Wirkungsgrad der zweiten elektrischen Maschine spielt eine untergeordnete Rolle, sodass auch hier ein entsprechend einfacherer Aufbau der zweiten elektrischen Maschine möglich ist, und diese beispielsweise in einem anderen Bautyp als die erste elektrische Maschine realisiert werden kann.In addition, the second electrical machine in the electrical drive device according to the invention enables it to be used for a boost operation. This means that when operating at part load, it is primarily the first electrical machine that is operated with a high degree of efficiency. Will be more If power is required, the second electric machine can feed it in. Because the second electrical machine is no longer operated as a base load machine, but is only switched on as a boost machine or generator in certain operating states, this can be implemented in a correspondingly simple and cost-effective manner and the efficiency of the second electrical machine plays a subordinate role, so here too a correspondingly simpler construction of the second electrical machine is possible, and this can be implemented, for example, in a different type of construction than the first electrical machine.

Die konstruktive Anordnung der Komponenten der elektrischen Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung lässt sich dabei ideal an die typischerweise im Bereich einer Fahrzeugachse vorhandenen Platzverhältnisse anpassen. So kann es gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung der Idee auch vorgesehen sein, dass in einer axialen Richtung gesehen, wobei die axiale Richtung sich parallel zur Drehachse des Planetengetriebes und der Stirnradstufen definiert, kann es also vorgesehen sein, dass die erste elektrische Maschine, das Planetengetriebe und die zweite elektrische Maschine in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet sind. Dieser Aufbau kann dann gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung die zweite Stirnradstufe zwischen dem Planetengetriebe und der zweiten elektrischen Maschine einschließen, auch hier wieder in axialer Richtung gesehen, sodass insgesamt ein außerordentlich kompakter Aufbau, insbesondere auch in der senkrecht zur axialen Richtung stehenden radialen Richtung möglich wird.The structural arrangement of the components of the electric drive device according to the invention can be ideally adapted to the space available typically in the area of a vehicle axle. Thus, according to an extremely favorable development of the idea, it can also be provided that, viewed in an axial direction, the axial direction being defined parallel to the axis of rotation of the planetary gear and the spur gear stages, it can therefore be provided that the first electrical machine, the planetary gear and the second electrical machine are arranged one after the other in the order mentioned. According to an extremely favorable development, this structure can then include the second spur gear stage between the planetary gear and the second electrical machine, again seen in the axial direction, so that overall an extremely compact structure is possible, especially in the radial direction perpendicular to the axial direction .

Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung sieht es dabei vor, dass das Hohlrad permanent drehfest mit dem ersten Ausgangsrad der ersten Stirnradstufe verbunden ist, der zweite Rotor der zweiten elektrischen Maschine permanent drehfest mit dem ersten Eingangszahnrad der ersten Stirnradstufe verbunden ist. Die zweite elektrische Maschine ist also über die zweite Stirnradstufe permanent an das Hohlrad angebunden. Der Planetenträger ist permanent drehfest mit einem zweiten Eingangszahnrad der zweiten Stirnradstufe verbunden und das zweite Ausgangszahnrad dieser zweiten Stirnradstufe ist permanent drehfest mit der Differentialeingangswelle verbunden. Der Aufbau kann also auf Kupplungen und Schaltelemente verzichten und kann dennoch eine sehr hohe Flexibilität beim Betrieb gewährleisten.Another very favorable embodiment provides that the ring gear is permanently connected to the first output gear of the first spur gear stage, the second rotor of the second electrical machine is permanently connected to the first input gear of the first spur gear stage. The second electrical machine is therefore permanently connected to the ring gear via the second spur gear stage. The planet carrier is permanently non-rotatably connected to a second input gear of the second spur gear stage and the second output gear of this second spur gear stage is permanently non-rotatably connected to the differential input shaft. The structure can therefore do without clutches and switching elements and can still guarantee a very high degree of flexibility in operation.

Zusätzlich kann gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee nun außerdem ein Klauenschaltelement bzw. ein Klauenbremselement vorgesehen werden, welches das Hohlrad gegenüber einem Gehäuse des Getriebes festbremsen kann, um so für bestimmte Betriebssituationen das Hohlrad festzuhalten und damit gemäß der oben beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltung insbesondere auch die zweite Stirnradstufe und die zweite elektrische Maschine festzubremsen. In diesem Zustand kann dann die erste elektrische Maschine alleine die Differentialeingangswelle entsprechend antreiben. Für einen solchen Betrieb kann zum Einsparen von Energie dann die zweite elektrische Maschine zusammen mit dem Hohlrad und dem zweiten Stirnradgetriebe festgebremst werden, um so einen energieeffizienten Betrieb zu gewährleisten. Diese Klauenbremse ist jedoch rein optional. Auf sie kann auch verzichtet werden, um einerseits Gewicht und Aufwand bzw. Leitungen hinsichtlich der Ansteuerung und Aktuatorik einzusparen.In addition, according to a very advantageous development of the idea, a claw switching element or a claw brake element can now also be provided, which can brake the ring gear against a housing of the transmission in order to hold the ring gear in place for certain operating situations and thus, in accordance with the advantageous embodiment described above, in particular also the second spur gear and the second electrical machine to be braked. In this state, the first electrical machine alone can drive the differential input shaft accordingly. For such an operation, in order to save energy, the second electrical machine can then be braked together with the ring gear and the second spur gear in order to ensure energy-efficient operation. However, this claw brake is purely optional. They can also be dispensed with in order, on the one hand, to save weight and effort or lines with regard to control and actuators.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die einzige beigefügte Figur näher beschrieben wird.Further advantageous refinements of the electric drive device according to the invention for a motor vehicle also result from the exemplary embodiment which is described in more detail below with reference to the only attached figure.

Die einzige beigefügte 1 zeigt die schematische Darstellung einer elektrischen Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß der Erfindung.The only one attached 1 shows the schematic representation of an electric drive device for a motor vehicle according to the invention.

In der Darstellung der 1 ist eine elektrische Antriebsvorrichtung 1 für ein hier nicht dargestelltes Kraftfahrzeug in einer schematischen Darstellung zu erkennen. Über diese elektrische Antriebsvorrichtung 1 soll ein Differentialgetriebe 2 mit zwei Abtriebswellen 3 angetrieben werden. Zum Antrieb dienen dabei eine erste elektrische Maschine 4 sowie eine zweite elektrische Maschine 5 ein Planetengetriebe 6, welches die erste elektrische Maschine 4, die zweite elektrische Maschine 5 und das Differentialgetriebe 2 zur Übertragung von Drehmomenten verbindet. Das Planetengetriebe 6 umfasst dabei ein Sonnenrad 7, welches drehfest mit einem Rotor 8 der ersten elektrischen Maschine 4, welcher nachfolgend als erster Rotor 8 bezeichnet wird, verbunden ist. Das Planetengetriebe 6 umfasst außerdem ein Hohlrad 9, von welchem hier nur die in der Darstellung der 1 obere Hälfte dargestellt ist. Dieses Hohlrad 9 ist über eine erste Stirnradstufe 10 mit dem Rotor 11 der zweiten elektrischen Maschine 5, welcher nachfolgend als zweiter Rotor 11 bezeichnet wird, verbunden. Dieser zweite Rotor 11 ist dafür drehfest mit einem Eingangszahnrad 12 der ersten Stirnradstufe 10 verbunden, das Hohlrad 9 ist mit einem Ausgangszahnrad 13 dieser ersten Stirnradstufe entsprechend verbunden. Teil des Planetengetriebes 6 ist außerdem ein Planetenträger 14 mit Planeten 15, von welchen hier lediglich einer dargestellt ist, und auch vom Planetenträger 14 ist, analog zur Darstellung des Hohlrads 9 lediglich die in der 1 obere Hälfte gezeichnet. Der Planetenträger 14, welcher in dem hier dargestellten Szenario als Abtrieb des Planetengetriebes 6 dient, ist dann über eine zweite Stirnradstufe 16 mit dem Differentialgetriebe 2 verbunden. Ein Eingangszahnrad 17 der zweiten Stirnradstufe 16 ist dafür drehfest mit dem Planetenträger 14 verbunden. Ein Ausgangszahnrad 18 der zweiten Stirnradstufe 16 dient als Differentialrad 18 und ist drehfest mit einer hier nicht explizit dargestellten Differentialeingangswelle verbunden, um die beiden Abtriebswellen 3 des Differentialgetriebes 2 entsprechend anzutreiben.In the representation of the 1 is an electric drive device 1 for a motor vehicle, not shown here, to be seen in a schematic representation. About this electric drive device 1 supposed to be a differential gear 2 with two output shafts 3 are driven. A first electrical machine is used for the drive 4th and a second electrical machine 5 a planetary gear 6th the first electric machine 4th , the second electric machine 5 and the differential gear 2 for the transmission of torque connects. The planetary gear 6th includes a sun gear 7th , which rotates with a rotor 8th the first electric machine 4th , which hereafter as the first rotor 8th is referred to, is connected. The planetary gear 6th also includes a ring gear 9 , of which here only those in the representation of the 1 upper half is shown. This ring gear 9 is via a first spur gear stage 10 with the rotor 11 the second electric machine 5 , which is subsequently called the second rotor 11 is referred to, connected. This second rotor 11 is rotatably fixed with an input gear 12th the first spur gear stage 10 connected, the ring gear 9 is with an output gear 13th this first spur gear connected accordingly. Part of the planetary gear 6th is also a planet carrier 14th with planets 15th , of which only one is shown here, and also from the planet carrier 14th is, analogous to the representation of the ring gear 9 only those in the 1 upper half drawn. The planet carrier 14th , which in the scenario shown here is the output of the planetary gear 6th is then used via a second spur gear stage 16 with the differential gear 2 tied together. An input gear 17th the second spur gear stage 16 is rotatably fixed with the planet carrier 14th tied together. An output gear 18th the second spur gear stage 16 serves as a differential gear 18th and is non-rotatably connected to a differential input shaft, not explicitly shown here, around the two output shafts 3 of the differential gear 2 to drive accordingly.

In der axialen Richtung a gesehen, wobei diese axiale Richtung a parallel zu den Drehrichtungen der einzelnen Komponenten des Planetengetriebes 6 und der Rotoren 8, 11 verläuft, ist der Aufbau dabei so ausgestaltet, dass die erste elektrische Maschine 4 und die zweite elektrische Maschine 5 das Planetengetriebe 6 zwischen sich einschließen. Insbesondere kann in dieser axialen Richtung a auch die erste Stirnradstufe 10 zwischen dem Planetengetriebe 6 und der zweiten elektrischen Maschine 5 angeordnet werden. Dabei ist die zweite Stirnradstufe 16 in axialer Richtung versetzt zu der ersten Stirnradstufe 13 angeordnet. Sie liegt dabei in axialer Richtung a gesehen zwischen der ersten Stirnradstufe 13 und der elektrischen Maschine 5, wobei hier auch alternative Ausgestaltungen denkbar wären, beispielsweise ein Herausführen der zweiten Stirnradstufe 16 und damit des Abtriebs des Planetengetriebes 6 über den Planetenträger 14 auf der gegenüberliegenden Seite des Planetengetriebes 6, also zwischen diesem und der ersten elektrischen Maschine 4.Seen in the axial direction a, this axial direction a being parallel to the directions of rotation of the individual components of the planetary gear 6th and the rotors 8th , 11 runs, the structure is designed so that the first electrical machine 4th and the second electric machine 5 the planetary gear 6th to enclose between them. In particular, the first spur gear stage can also be in this axial direction a 10 between the planetary gear 6th and the second electric machine 5 to be ordered. The second spur gear stage is here 16 offset in the axial direction to the first spur gear stage 13th arranged. It is seen in the axial direction a between the first spur gear 13th and the electric machine 5 , whereby alternative configurations would also be conceivable here, for example leading out the second spur gear stage 16 and thus the output of the planetary gear 6th about the planet carrier 14th on the opposite side of the planetary gear 6th , i.e. between this and the first electrical machine 4th .

Weitere Optionen wären auch für die erste Stirnradstufe 10 denkbar. So könnte diese beispielsweise statt zwischen dem Planetengetriebe 6 und der zweiten Stirnradstufe 16 bzw. der zweiten elektrischen Maschine 5 axial gesehen außerhalb des Hohlrads 9 angeordnet sein, sodass das Hohlrad 9 also sowohl innen als auch außen verzahnt wäre und damit das Ausgangszahnrad 13 der ersten Stirnradstufe 10 direkt ausbildet. Dies wäre zur Erhöhung der Kompaktheit in axialer Richtung möglich, bei einem in radialer Richtung kompakten Aufbau ließe sich dahingegen die hier gezeichnete oder oben bereits als Alternative beschriebene Variante bevorzugt einsetzen.Further options would also be for the first spur gear stage 10 conceivable. For example, this could take place between the planetary gear 6th and the second spur gear stage 16 or the second electrical machine 5 seen axially outside the ring gear 9 be arranged so that the ring gear 9 so would be geared both internally and externally and thus the output gear 13th the first spur gear stage 10 directly trains. This would be possible in order to increase the compactness in the axial direction; in the case of a construction which is compact in the radial direction, on the other hand, the variant drawn here or already described above as an alternative could preferably be used.

Als weitere Besonderheit ist nun eine Klauenkupplung bzw. ein Klauenbremselement 19 als weitere Option in der elektrischen Antriebsvorrichtung 1 denkbar. Über dieses Klauenbremselement 19 kann das Hohlrad 9 gegenüber einem angedeuteten Gehäuse 20 der elektrischen Antriebsvorrichtung 1 festgebremst werden. Damit wird auch die erste Stirnradstufe 10 und damit der Rotor 11 der zweiten elektrischen Maschine 5 entsprechend festgebremst. Dies kann zu einem sehr energieeffizienten Betrieb in den Betriebssituationen beitragen, in denen der Antrieb ausschließlich über die erste elektrische Maschine 4 erfolgt, ohne dass Energie von der zweiten elektrischen Maschine 5 aufgenommen oder durch diese zugespeist wird.Another special feature is a claw clutch or a claw brake element 19th as another option in the electric drive device 1 conceivable. About this claw brake element 19th can the ring gear 9 compared to an indicated housing 20th the electric drive device 1 be braked. This also becomes the first spur gear stage 10 and with it the rotor 11 the second electric machine 5 braked accordingly. This can contribute to very energy-efficient operation in operating situations in which the drive is exclusively via the first electrical machine 4th takes place without any energy from the second electrical machine 5 is absorbed or fed through this.

Alles in allem ist es nun möglich, zwei verschiedene Fahrbereiche zu nutzen. Die erste elektrische Maschine 4 kann sehr effizient ausgelegt werden und kann bis zu einem ersten Geschwindigkeitsbereich, beispielsweise bis zu einem Geschwindigkeitsbereich von ca. 100 km/h genutzt werden. Die zweite elektrische Maschine 5, welche beispielsweise als Axialflussmaschine realisiert werden kann, kann dann bei einer Überschreitung dieses Geschwindigkeitsbereichs zugeschaltet werden und ermöglicht eine Fahrt bis zur Höchstgeschwindigkeit. Sie dient also quasi als Booster. Beispielsweise beim häufig auftretenden Geschwindigkeitsbereich, bei Fahrten in der Stadt, kann so die erste elektrische Maschine 4, welche sehr effizient ausgestaltet werden kann, in einem Betriebspunkt betrieben werden, in dem sie einen sehr hohen Wirkungsgrad liefert. Werden geringere Geschwindigkeiten benötigt, kann dieser Betriebspunkt beibehalten und die überschüssige Energie generatorisch mit der zweiten elektrischen Maschine 5 rekuperiert werden. Kommt es zu höheren Geschwindigkeiten oder ist durch eine bewusste Anwahl eines Nutzers ein „Sport“-Fahrprogramm eingestellt, dann kann die zweite elektrische Maschine 5 als Booster genutzt werden. Da diese in der Praxis sehr viel weniger Betriebszeit erzielt als die erste elektrische Maschine 4 kann sie bei Weitem günstiger und hinsichtlich ihres Wirkungsgrads ineffizienter ausgestaltet werden, ohne dass sich dadurch die Gesamtperformance der elektrischen Antriebsvorrichtung 1 nennenswert verschlechtert.All in all, it is now possible to use two different driving areas. The first electric machine 4th can be designed very efficiently and can be used up to a first speed range, for example up to a speed range of approx. 100 km / h. The second electric machine 5 , which can be implemented as an axial flux machine, for example, can then be switched on when this speed range is exceeded and enables travel up to maximum speed. So it serves as a booster. For example, in the frequently occurring speed range, when driving in the city, the first electric machine can 4th , which can be designed very efficiently, can be operated at an operating point in which it provides a very high level of efficiency. If lower speeds are required, this operating point can be maintained and the excess energy generated as a generator with the second electrical machine 5 be recuperated. If higher speeds occur or if a “sport” driving program has been selected by a user, then the second electric machine can 5 can be used as a booster. As this achieves much less operating time in practice than the first electric machine 4th it can be designed by far cheaper and more inefficient with regard to its degree of efficiency, without this affecting the overall performance of the electric drive device 1 noticeably deteriorated.

Die Betriebspunkte beider elektrischen Maschinen lassen sich so also weitgehend frei einstellen, bis zur Maximalleistung, welche durch die Summenleistung beider elektrischen Maschinen 4, 5 bestimmt wird. Das macht die elektrische Antriebsvorrichtung 1 außerordentlich flexibel.The operating points of both electrical machines can thus be set largely freely, up to the maximum power, which is determined by the total power of both electrical machines 4th , 5 is determined. This is what the electric drive device does 1 extremely flexible.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102013214317 A1 [0002]DE 102013214317 A1 [0002]
  • DE 102019211678 A1 [0003]DE 102019211678 A1 [0003]

Claims (5)

Elektrische Antriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten elektrischen Maschine (4), welche einen ersten Rotor (8) umfasst, mit einer zweiten elektrischen Maschine (5), welche einen zweiten Rotor (11) umfasst, mit einem Planetengetriebe (6), welches genau ein Sonnenrad (7), genau einen Planetenträger (14) und genau ein Hohlrad (9) aufweist, sowie mit einem Differentialgetriebe (2), welches eine Differentialeingangswelle und zwei Abtriebswellen (3) aufweist, wobei der ersten Rotor (8) permanent drehfest mit dem Sonnenrad (7) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Maschine (5) über genau eine erste Stirnradstufe (13) derart an das Hohlrad (9) angebunden ist, dass Drehmomente ausgehend von der zweiten elektrischen Maschine (5) über das Hohlrad (9) in das Planetengetriebe (6) eingeleitet werden können, wobei der Planetenträger (14) über genau eine zweite Stirnradstufe (16) derart mit der Differentialeingangswelle des Differentialgetriebes (2) verbunden ist, das Drehmomente ausgehend von dem Planetengetriebe (6) über den Planetenträger (14) ausgeleitet und in das Differentialgetriebe (2) eingeleitet werden können.Electric drive device (1) for a motor vehicle, with a first electric machine (4), which comprises a first rotor (8), with a second electric machine (5), which comprises a second rotor (11), with a planetary gear (6 ), which has exactly one sun gear (7), exactly one planet carrier (14) and exactly one ring gear (9), as well as with a differential gear (2) which has a differential input shaft and two output shafts (3), the first rotor (8 ) is permanently non-rotatably connected to the sun gear (7), characterized in that the second electrical machine (5) is connected to the ring gear (9) via exactly one first spur gear stage (13) in such a way that torques emanating from the second electrical machine ( 5) can be introduced into the planetary gear (6) via the ring gear (9), the planet carrier (14) being connected to the differential input shaft of the differential gear (2) via exactly one second spur gear stage (16). is connected, the torques starting from the planetary gear (6) via the planet carrier (14) and can be introduced into the differential gear (2). Elektrische Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer axialen Richtung (a) gesehen die erste elektrische Maschine (4), das Planetengetriebe (6) und die zweite elektrische Maschine (5) in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet sind.Electric drive device (1) according to Claim 1 , characterized in that, viewed in an axial direction (a), the first electrical machine (4), the planetary gear (6) and the second electrical machine (5) are arranged one after the other in the order mentioned. Elektrische Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der axialen Richtung (a) gesehen die zweite Stirnradstufe (16) zwischen dem Planetengetriebe (6) und der zweiten elektrischen Maschine (5) angeordnet ist.Electric drive device (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that, viewed in the axial direction (a), the second spur gear stage (16) is arranged between the planetary gear (6) and the second electrical machine (5). Elektrische Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (9) permanent drehfest mit einem Ausgangszahnrad (13) der ersten Stirnradstufe (10) verbunden ist, der zweite Rotor (11) permanent drehfest mit einem Eingangszahnrad (12) der ersten Stirnradstufe (10) verbunden ist, der Planetenträger (14) permanent drehfest mit einem Eingangszahnrad (17) der zweiten Stirnradstufe (16) verbunden ist und ein Ausgangszahnrad (18) der zweiten Stirnradstufe (16) permanent drehfest mit der Differentialeingangswelle verbunden ist.Electric drive device (1) according to Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the ring gear (9) is permanently non-rotatably connected to an output gear (13) of the first spur gear stage (10), the second rotor (11) is permanently non-rotatably connected to an input gear (12) of the first spur gear stage (10), the planet carrier (14) is permanently non-rotatably connected to an input gear (17) of the second spur gear stage (16) and an output gear (18) of the second spur gear stage (16) is permanently non-rotatably connected to the differential input shaft. Elektrische Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (9) über ein Klauenbremselement (19) gegenüber einem Gehäuse (20) festbremsbar ist.Electric drive device (1) according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the ring gear (9) can be braked firmly with respect to a housing (20) via a claw brake element (19).
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