DE102021103829A1

DE102021103829A1 - Fahrzeugsystem mit mehreren elektrischen antriebsachsen

Info

Publication number: DE102021103829A1
Application number: DE102021103829.4A
Authority: DE
Inventors: Eric M. Engerman
Original assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Current assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Priority date: 2020-02-19
Filing date: 2021-02-18
Publication date: 2021-08-19
Also published as: US11577604B2; US20210252977A1; US20230150357A1; CN113276650A; US11833898B2

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme für ein Fahrzeugsystem bereitgestellt. In einem Beispiel umfasst das Fahrzeugsystem eine erste elektrische Antriebsachsbaugruppe und eine zweite elektrische Antriebsachsbaugruppe. Die erste und die zweite Antriebsachsbaugruppe weisen jeweils einen Getriebezug auf, der einen Planetensatz umfasst, der axial zu einem Elektromotor-Generator versetzt ist. Jeder Planetensatz ist drehbar mit einem Differenzial gekoppelt.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich allgemein auf elektrische Antriebsachsen in Fahrzeugen, und insbesondere auf ein Fahrzeugsystem, das mehrere elektrische Antriebsachsen umfasst.
STAND DER TECHNIK
Elektrifizierte Achsen sind in Elektro- wie auch Hybridfahrzeuge eingebaut worden, um einen Fahrzeugantrieb zu erzeugen und/oder zu verstärken. Antriebsachsen sind sowohl für die Vorder- als auch die Hinterachse der Fahrzeuge bereitgestellt worden. Zum Beispiel erhält in bestimmten Fahrzeugbauformen eine Antriebsachse Rotationsenergie von einem Motor und eine andere Antriebsachse erhält Rotationsenergie von einem Elektromotor. Andere Achssysteme haben mit jedem Antriebsrad gekoppelte Elektromotoren verwendet, um einen Vierradantrieb bereitzustellen.
Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass der Einsatz mehrerer elektrifizierter Achsen (z. B. eine vordere und hintere elektrische Antriebsachse) in einem Fahrzeug in Bezug auf die Fertigungskosten, das Fahrzeug-Handling, die strukturelle Integrität der Achse sowie die Steuerung der Antriebsachse Herausforderungen mit sich bringen kann. Zum Beispiel können sich im Fall eines Antriebsstrangs mit separatem Elektromotor für jedes Antriebsrad die Fertigungskosten des Antriebsstrangs signifikant erhöhen. Die Erfinder haben ferner festgestellt, dass sich dadurch Kostensenkungen erzielen lassen, dass in mehreren Fahrzeug-Antriebsachsen ähnliche Komponenten Verwendung finden. Jedoch kann das Packaging eines Fahrzeugs in manchen Fällen verhindern, dass ein identisches elektrifiziertes Achsgehäuse sowohl an der Vorder- als auch der Hinterachse des Fahrzeugs zum Einsatz kommt. Ferner können durch das Packaging bedingte Zwänge dazu führen, dass die Vorder- und Hinterantriebsachsen anders ausgerichtet werden müssen, was in einigen Fällen Motorsteuerungsprobleme in Bezug auf die koordinierte Steuerung der verschiedenen Motoren im Antriebsstrang verursacht.
ABRISS
Um zumindest einige der vorstehend genannten Nachteile zu beheben, wird ein Fahrzeugsystem bereitgestellt. In einem Beispiel umfasst das Fahrzeugsystem eine erste elektrische Antriebsachsbaugruppe mit einem ersten Getriebezug, der einen ersten Planetensatz aufweist, der axial zu einem ersten Elektromotor-Generator versetzt ist, wobei der erste Planetensatz drehbar mit einem ersten Differenzial gekoppelt ist. Ferner umfasst das Fahrzeugsystem eine zweite Achsbaugruppe mit einem zweiten Getriebezug, der einen zweiten Planetensatz aufweist, der axial zu einem zweiten Elektromotor-Generator versetzt ist, wobei der zweite Planetensatz drehbar mit einem zweiten Differenzial gekoppelt ist. Das Anordnen der Zahnräder auf diese Weise ermöglicht es, dass mit der ersten und der zweiten elektrischen Antriebsachsbaugruppe eine platzmäßig effiziente Anordnung erreicht wird. In der Folge kann es sein, dass die Achsen besser vor Schäden durch Schutt- und Trümmerteile, Hindernisse usw. geschützt sind.
In einem weiteren Beispiel kann der erste Getriebezug mehrere auswählbare Zahnradsätze umfassen, die drehbar mit dem ersten Planetensatz gekoppelt sind, und der zweite Getriebezug umfasst mehrere auswählbare Zahnradsätze, die drehbar mit dem zweiten Planetensatz gekoppelt sind. Mindestens ein Teil der Zahnräder in den auswählbaren Zahnradsätzen im ersten Getriebezug kann eine im Verhältnis zu den entsprechenden Zahnrädern im zweiten Getriebezug im Wesentlichen gleiche Größe haben. Durch Verwendung ähnlicher Zahnradgrößen in jeder der Antriebsachsen lassen sich die Fertigungskosten des Antriebsachssystems reduzieren.
In wiederum einem anderen Beispiel können die erste und die zweite Antriebsachsbaugruppe so ausgerichtet sein, dass der erste und der zweite Planetensatz innenseitig oder außenseitig vom ersten bzw. zweiten Elektromotor-Generator positioniert sind. In diesem Beispiel können die Elektromotor-Generatoren so gesteuert werden, dass sie bei Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt in gegenläufige Richtung drehen. Auf diese Weise wird die Vorder-/Hinterachs-Motorsteuerung zur Umsetzung der Modi für die Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs koordiniert.
Es versteht sich, dass der vorstehende Abriss den Zweck hat, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Er ist nicht dazu bestimmt, zentrale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands des Patents zu benennen, dessen Schutzumfang ausschließlich durch die Ansprüche festgelegt ist, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Ausführungen beschränkt, die die vorstehend oder in einem beliebigen Abschnitt dieser Offenbarung genannten Nachteile beheben.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das ein Fahrzeugsystem umfasst.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Fahrzeugsystems mit mehreren elektrischen Antriebsachsbaugruppen.
3 zeigt eine Draufsicht einer ersten Anordnung der elektrischen Antriebsachsbaugruppen an der Vorder- und Hinterachse.
4 zeigt eine Draufsicht einer zweiten Anordnung der elektrischen Antriebsachsbaugruppen an der Vorder- und Hinterachse.
5 zeigt eine Draufsicht einer dritten Anordnung der elektrischen Antriebsachsbaugruppen an der Vorder- und Hinterachse.
6 zeigt eine Draufsicht einer vierten Anordnung der elektrischen Antriebsachsbaugruppen an der Vorder- und Hinterachse.
7 zeigt eine Draufsicht einer fünften Anordnung der elektrischen Antriebsachsbaugruppen an der Vorder- und Hinterachse.
8 zeigt eine Draufsicht einer sechsten Anordnung der elektrischen Antriebsachsbaugruppen an der Vorder- und Hinterachse.
9 zeigt ein Beispiel einer Routine für das Betreiben eines Fahrzeugs, das mit elektrischen Antriebsachsbaugruppen ausgerüstet ist, die eine der Anordnungen der 3-8 sein können.
2-8 sind in etwa maßstabsgetreu. Es können jedoch in anderen Ausführungsformen auch andere relative Maße verwendet werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es ist hier ein Fahrzeugsystem mit zwei elektrischen Antriebsachsen beschrieben. Verschiedene Merkmale des Fahrzeugsystems ermöglichen eine kompakte Bauform des Systems, die unter Umständen weniger teuer in der Herstellung ist als frühere elektrifizierte Achsen. Näher ausgeführt kann, in einem Beispiel, die Ausrichtung einer vorderen elektrischen Antriebsachse relativ zu einer hinteren elektrischen Antriebsachse so gewählt werden, dass die Verwendung im Wesentlichen gleicher Zahnräder in den Antriebsachsen möglich ist und gleichzeitig die Packaging-Vorgaben im Fahrzeug erfüllt werden. Zum Beispiel können die Planetensätze in jeder der Achsen innenseitig oder außenseitig in Relation zu den Elektromotor-Generatoren positioniert werden. In einem Beispiel kann das Vorderachsgehäuse zum Hinterachsgehäuse spiegelverkehrt sein, aber die Motordrehrichtung in den Elektromotoren der Vorder- und der Hinterachse kann bei Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt gleich sein. Auf diesem Weg können die Elektromotoren in dieselbe Richtung laufen, was die Antriebs- und Schubflanken der Zahnräder für die Modi Vorwärtsfahrt, Rückgewinnung und Rückwärtsfahrt verbessern könnte. Jedoch kann es in einem solchen Beispiel sein, dass die Bestandteile der Vorder- und der Hinterachse unterschiedliche Teilenummern und/oder Kennzeichnungen benötigen. In einem anderen Beispiel können das Vorderachsgehäuse und das Hinterachsgehäuse ein ähnliches geometrisches Profil aufweisen, aber die Elektromotoren an jeder Achse können in Bezug auf einen mittigen Abschnitt des Fahrzeugs innenseitig oder außenseitig positioniert sein. In einem solchen Beispiel kann die Motordrehrichtung in den Elektromotoren der Vorder- und der Hinterachse, bei Vorwärtsfahrt bzw. Rückwärtsfahrt, gegenläufig zueinander sein. Auf diese Weise kann die Motorsteuerung dahingehend koordiniert werden, dass der Vorwärts- und Rückwärtsfahrbetrieb möglich ist und das Gehäuse jeder Achse eine gleiche Geometrie hat, um die Fertigungskosten des Systems zu verringern.
1 veranschaulicht schematisch ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugsystem, das mit mehreren Übersetzungsverhältnissen ausgestaltet ist. Ein Beispiel des Fahrzeugsystems, einschließlich einer Vorderachsbaugruppe und einer Hinterachsbaugruppe, ist in 2 aus perspektivischer Ansicht abgebildet. Verschiedene Ausrichtungen der Vorder- und Hinterachsbaugruppen sind in 3-8 abgebildet. Ein Beispiel einer Routine zum Betreiben der elektrischen Antriebsachsbaugruppen, die im Fahrzeug implementiert sein kann, ist in 9 abgebildet.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100, das ein Fahrzeugsystem 102 mit einer elektrischen Antriebsachsbaugruppe 103 aufweist, die einen Getriebezug 104 und einen Elektromotor-Generator 106 umfasst. Das Schaltdiagramm von 1 liefert eine High-Level-Topologie des Fahrzeugs, Getriebezugs und der zugehörigen Komponenten. Es versteht sich jedoch, dass das Fahrzeug, der Getriebezug und die zugehörigen Komponenten eine höhere strukturelle Komplexität haben als in 1 abgebildet. Die strukturellen Details der verschiedenen Facetten des Fahrzeugsystems 102 sind bezugnehmend auf 2-8 beispielhaft und detaillierter veranschaulicht.
Der Elektromotor-Generator 106 ist elektrisch mit einer Energiespeichervorrichtung 108 (z. B. Batterie, Kondensator und dergleichen) verbunden. Die Pfeile 109 zeigen die Energieübertragung zwischen dem Elektromotor-Generator 106 und der Energiespeichervorrichtung 108 an, die während der verschiedenen Modi des Systembetriebs auftreten kann. Der Elektromotor-Generator 106 kann konventionelle Komponenten zur Erzeugung einer Drehausgabe (z. B. Drehausgabe für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt) und/oder elektrischer Energie zum Wiederaufladen der Energiespeichervorrichtung 108 umfassen, etwa einen Rotor, der elektromagnetisch mit einem Stator interagiert, um die vorstehend genannte Energieübertragungsfunktionalität bereitzustellen. Der Elektromotor-Generator 106 ist eine Rotorwelle 180 umfassend abgebildet, mit einem mit dieser gekoppelten ersten Lager 181 und zweiten Lager 182. Das erste Lager 181 kann ein Festlager sein und das zweite Lager 182 kann ein Loslager sein. Zwar ist das zweite Lager 182 als im Motor-Generator positioniert abgebildet, es versteht sich jedoch, dass in einigen Ausführungsformen das Lager 182 mit der Eingangswelle gekoppelt sein kann, um deren Drehung zu ermöglichen. Andere Lageranordnungen in Bezug auf den Motor-Generator wurden als Anordnungen mit einer alternativen Anzahl und/oder alternativen Typen von Lagern in Betracht gezogen.
Das Fahrzeug kann in verschiedenen Ausführungsformen verschiedene Formen annehmen. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 100 ein Hybridfahrzeug sein, bei dem sowohl der Elektromotor-Generator 106 als auch ein interner Verbrennungsmotor (nicht abgebildet) zur Erzeugung der Antriebskraft verwendet werden. So kann, in einem Anwendungsfall einer Hybridfahrzeug-Konfiguration, der interne Verbrennungsmotor Unterstützung beim Wiederaufladen der Energiespeichervorrichtung 108 unter bestimmten Bedingungen leisten. In einem anderen Anwendungsfall einer Hybridfahrzeug-Konfiguration kann der interne Verbrennungsmotor so ausgelegt sein, dass er Rotationsenergie an ein Differenzial 110 oder an andere geeignete Stellen des Getriebezugs 104 bereitstellt. Ferner kann das Fahrzeug in anderen Beispielen ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug (BEV) sein, das keinen internen Verbrennungsmotor besitzt.
Die Rotorwelle 180 des Elektromotor-Generators 106 ist mit einer Eingangswelle 112 gekoppelt. Die Rotorwelle 180 kann zum Beispiel mittels Übergangssitz oder Gleitsitz, mechanischer Befestigung, im verzahnten Eingriff, einer Kombination daraus usw. mit einem Ende der Eingangswelle 112 gekoppelt sein. Ein erstes Zahnrad 114 ist an der Eingangswelle 112 positioniert oder ausgebildet. Ein Lager 183 ist als mit der Eingangswelle 112 gekoppelt gezeigt. Das Lager 183 kann, in einem Beispiel, ein Festlager sein. In anderen Beispielen jedoch kann das Lager 183 ein anderer geeigneter Lagertyp sein oder in einigen Fällen im System weggelassen werden.
Ein zweites Zahnrad 116 ist drehbar mit dem ersten Zahnrad 114 gekoppelt und sitzt an einer Zwischenwelle 118. Wie hier beschrieben kann eine Drehkopplung zwischen den Zahnrädern oder anderen Komponenten eine Grenzfläche zwischen den Zahnrädern umfassen, wo die Zähne der Zahnräder in Eingriff gehen, um die Übertragung der Rotationsenergie zwischen diesen zu ermöglichen. Auf diese Weise ermöglicht die Drehkopplung der Komponenten eine Übertragung der Rotationsenergie zwischen den entsprechenden Komponenten. Umgekehrt kann eine Drehentkopplung einen Zustand zwischen zwei Komponenten umfassen, bei dem die Übertragung von Rotationsenergie zwischen den Komponenten im Wesentlichen verhindert wird.
Ein drittes Zahnrad 120 und ein viertes Zahnrad 122 sind zusätzlich an der Zwischenwelle 118 enthalten, auch wenn andere Zahnrad-Anordnungen in Betracht gezogen wurden. Lager 184 (z. B. konische Rollenlager) sind an jedem axialen Ende der Zwischenwelle 118 gekoppelt, um die Welle zu stützen und deren Drehung zu ermöglichen. Die konischen Rollenlager können die Breite des Achspakets im Vergleich zu anderen Lagertypen, etwa Kugellagern, verringern. Jedoch sind andere geeignete Zwischenwellen-Lagertypen und/oder Anordnungen in Betracht gezogen worden. Die Lageranordnung an der Zwischenwelle sowie die anderen hier beschriebenen Lageranordnungen können auf Grundlage der erwarteten Belastung der Welle (z. B. Radial- und Axiallast), Zahnradgröße, Wellengröße usw. ausgewählt werden.
Fortfahrend mit der Beschreibung des Getriebezugs ist das vierte Zahnrad 122 drehbar mit einem fünften Zahnrad 124 gekoppelt und das dritte Zahnrad 120 ist drehbar mit einem sechsten Zahnrad 126 gekoppelt. Das erste Zahnrad 114, das zweite Zahnrad 116, das dritte Zahnrad 120, das vierte Zahnrad 122, das fünfte Zahnrad 124 und das sechste Zahnrad 126 sind in einer Getriebebaugruppe 130 nach der abgebildeten Ausführungsform enthalten. Jedoch kann die Getriebebaugruppe, in anderen Ausführungsformen, eine alternative Anzahl von Zahnrädern und/oder eine andere Ausgestaltung aufweisen. Die Anzahl der Zahnräder in der Baugruppe und die Ausgestaltung der Baugruppe kann auf Grundlage der Ziele des zur Endnutzung bestimmten Designs, etwa in Bezug auf den erwünschten Getriebebereich und das Packaging, sein.
Das erste Zahnrad 114, das zweite Zahnrad 116, das vierte Zahnrad 122 und das fünfte Zahnrad 124 können in einem ersten Zahnradsatz 127 enthalten sein. Zusätzlich können das erste Zahnrad 114, das zweite Zahnrad 116, das dritte Zahnrad 120 und das sechste Zahnrad 126 in einem zweiten Zahnradsatz 129 enthalten sein. Der erste Zahnradsatz 127 kann, in einem Beispiel, ein höheres Übersetzungsverhältnis haben als der zweite Zahnradsatz 129. Jedoch sind in anderen Beispielen andere Zahnradanordnungen in den verschiedenen Zahnradsätzen möglich. Kupplungsbaugruppen im System 102 ermöglichen es, den ersten Zahnradsatz 127 oder den zweiten Zahnradsatz 129 in einen Betriebszustand zu versetzen. Näher ausgeführt ermöglichen es die Kupplungsanordnungen, dass das Übersetzungsverhältnis, das an die Antriebsräder 128 auf den Fahrflächen 133 bereitgestellt wird, über die Getriebebaugruppe 130, eine Planetengetriebebaugruppe 138 und das Differenzial 110, angepasst wird. Zum Beispiel können die Kupplungsbaugruppen so betätigt werden, dass der erste Zahnradsatz 127 unter bestimmten Bedingungen (z. B. Abschleppen, Fahrzeugbetrieb mit geringer Geschwindigkeit usw.) in Eingriff geht und der zweite Zahnradsatz 129 unter anderen Bedingungen (z. B. Fahrzeugbetrieb mit höherer Geschwindigkeit) in Eingriff geht. Auf diese Weise kann das System zwischen den verschiedenen Zahnradsätzen auf Grundlage der Bedingungen des Fahrzeugbetriebs, der Betätigung durch den Fahrer usw. wechseln. Entsprechend hat der Getriebezug unterschiedliche, auswählbare Übersetzungsverhältnisse, sodass der Getriebezug wie erwünscht an verschiedene Fahrbedingungen angepasst werden kann. Es wird deutlich, dass die Anpassbarkeit des Übersetzungsverhältnisses in einigen Fällen auch verwendet werden kann, um die Effizienz des Elektromotors zu erhöhen.
Das System 102 kann insbesondere eine erste Kupplungsbaugruppe 132 und eine zweite Kupplungsbaugruppe 134 umfassen. Die erste Kupplungsbaugruppe 132 ist dafür ausgelegt, das fünfte Zahnrad 124 an einer Ausgangswelle 136 drehbar zu koppeln und zu entkoppeln. In gleicher Weise ist die zweite Kupplungsbaugruppe 134 dafür ausgelegt, das sechste Zahnrad 126 an der Ausgangswelle 136 drehbar zu koppeln und zu entkoppeln. Die erste Kupplungsbaugruppe 132 kann eine Freilaufkupplung 185 (z. B. Überholkupplung) und eine Sperrkupplung 186 umfassen, die zusammenwirken, um die Funktion des Koppelns/Entkoppelns in einer kompakten Anordnung zu realisieren. Jedoch wurden andere Kupplungsausführungen in Betracht gezogen, etwa eine Reibkupplung (nasslaufende Reibkupplung), eine hydraulische Kupplung, eine elektromagnetische Kupplung und dergleichen.
Die Freilaufkupplung 185 kann dafür ausgelegt sein, Rotationsenergie vom fünften Zahnrad 124 an die Ausgangswelle 136 zu übertragen, wenn das fünfte Zahnrad sich in Vorwärtsfahrtrichtung dreht und dessen Drehzahl die Drehzahl der Ausgangswelle übersteigt. Umgekehrt, wenn das fünfte Zahnrad sich in Rückwärtsfahrtrichtung dreht und die Drehzahl der Ausgangswelle höher ist als die Drehzahl des fünften Zahnrads, dreht die Freilaufkupplung frei, wodurch ein Entkoppeln der Drehbewegung des fünften Zahnrads und der Ausgangswelle möglich ist. Ferner kann die erste Sperrkupplung 186 dafür ausgelegt sein, das fünfte Zahnrad an der Ausgangswelle drehbar zu koppeln und zu entkoppeln. Zum Beispiel kann die Sperrkupplung in einem Rückwärtsfahrtmodus oder einem Rückgewinnungsmodus aktiviert werden.
Die zweite Kupplungsbaugruppe 134 kann eine nasslaufende Reibkupplung sein, die für einen nahtlosen Eingriff/Ausgriff zwischen dem sechsten Zahnrad 126 und der Ausgangswelle 136 in einer Ausführungsform sorgt. Jedoch kann die zweite Kupplungsbaugruppe 134 in anderen Beispielen zusätzliche oder alternative Typen geeigneter Kupplungen umfassen (z. B. hydraulisch, elektromagnetisch usw.).
Die Ausgangswelle 136 ist in der abgebildeten Ausführungsform drehbar mit dem Planetengetriebebaugruppe 138 gekoppelt. Die Planetengetriebebaugruppe 138 kann ein Hohlrad 187, auch Zahnkranz genannt, einen Träger 188 mit darauf montierten Planetenrädern 189 und ein Sonnenrad 190 umfassen, was eine platzoptimierte Bauform darstellt, die in der Lage ist, ein im Vergleich zu Anordnungen ohne Planetensätze relativ hohes Übersetzungsverhältnis bereitzustellen. Jedoch sind, in bestimmten Ausführungsformen, im System auch Ausgestaltungen ohne Planetensätze möglich, wenn zum Beispiel der Schwerpunkt weniger auf einem platzeffizienten Packaging liegt. In der abgebildeten Ausführungsform ist das Sonnenrad 190 drehbar mit der Ausgangswelle 136 gekoppelt und der Träger 188 ist drehbar mit dem Differenzial 110 (z. B. einem Differenzialgehäuse) gekoppelt. Jedoch können, in alternativen Beispielen, andere Zahnräder im Planetengetriebe drehbar mit der Ausgangswelle und dem Differenzial gekoppelt sein. Ferner können, in einem Beispiel, die Komponenten der Planetengetriebebaugruppe 138 in Bezug auf die Komponenten, die stationär gehalten werden und sich drehen können, nicht anpassbar sein. So kann, in einem Anwendungsbeispiel, das Hohlrad 187 im Wesentlichen stationär gehalten werden und der Träger 188, die Planetenräder 189 und das Sonnenrad 190 und der stationäre/rotierende Zustand der Zahnräder können während des Betriebs des Getriebezugs unverändert bleiben. In der abgebildeten Ausführungsform ist das Hohlrad 187 feststehend mit dem Gehäuse des Motor-Generators gekoppelt, um die Platzeffizienz des Systems zu erhöhen. Jedoch kann das Hohlrad in anderen Fällen feststehend mit anderen Fahrzeugstrukturen gekoppelt sein. Durch Verwendung eines nicht anpassbaren Planetengetriebes kann der Betrieb des Getriebezugs im Vergleich zu Planetengetriebe-Anordnungen, bei denen der Rotationszustand der Zahnräder anpassbar ist, vereinfacht werden. Jedoch können in anderen Ausführungsformen anpassbare Planetengetriebe-Anordnungen verwendet werden.
Verschiedene Lager können mit der Ausgangswelle 136 und der Planetengetriebebaugruppe 138 gekoppelt werden, um die Drehung von mit der Welle und der Baugruppe gekoppelten Komponenten zu ermöglichen und in einigen Fällen die Komponenten in Bezug auf radiale und/oder axiale Lasten zu stützen. Ein Lager 191 (z. B. ein Nadellager) ist mit der Ausgangswelle 136 und der zweiten Kupplungsbaugruppe 134 gekoppelt gezeigt. Zusätzlich ist ein Lager 192 (z. B. ein konisches Rollenlager) mit der zweiten Kupplungsbaugruppe 134 gekoppelt gezeigt. Ein Lager 193 (z. B. ein Loslager) ist ebenfalls mit der zweiten Kupplungsbaugruppe 134 und der Ausgangswelle 136 gekoppelt gezeigt. Ein Lager 194 (z. B. ein Axiallager) kann axial zwischen und gekoppelt mit dem sechsten Zahnrad 126 und der ersten Kupplungsbaugruppe 132 positioniert werden. Ein Lager 196 (z. B. ein Festlager) kann ebenfalls mit der Freilaufkupplung 185 gekoppelt sein. Zusätzlich ist ein Lager 197 (z. B. ein Kugellager) mit der Planetengetriebebaugruppe 138 gekoppelt gezeigt und ein Lager 198 (z. B. Kugellager) ist mit dem Differenzialgehäuse 142 gekoppelt gezeigt. Jedoch wurden andere geeignete Lageranordnungen in Betracht gezogen, etwa Anordnungen, bei denen die Anzahl und/oder Konfiguration der Lager anders gestaltet ist.
Zusätzlich zeigt 1 die Planetengetriebebaugruppe 138 direkt drehbar mit dem Differenzial 110 gekoppelt. Die direkte Kopplung der Planetengetriebebaugruppe mit dem Differenzial erhöht die Kompaktheit des Systems und vereinfacht die Systemarchitektur. In anderen Beispielen kann jedoch ein Zwischenzahntrieb zwischen der Planetengetriebebaugruppe und dem Differenzial angeordnet sein. Das Differenzial 110 wiederum ist dafür ausgelegt, drehbar eine Achse 140 anzutreiben, die mit den Antriebsrädern 128 gekoppelt ist. Die Achse 140 ist als einen ersten Wellenabschnitt 141 und einen zweiten Wellenabschnitt 143 umfassend abgebildet, die mit verschiedenen Antriebsrädern 128 gekoppelt sind. Ferner ist die Achse 140 als in (z. B. koaxial mit) der Ausgangswelle 136 angeordnet abgebildet, was es ermöglicht, eine platzeffizientere Bauform zu erreichen. Jedoch sind, in anderen Beispielen, versetzte Anordnungen von Achse und Ausgangswelle möglich.
Ferner kann in einem Beispiel die Achse 140 eine Starrachse sein. Eine Starrachse, im Stand der Technik auch als Kernachse oder Festachse bezeichnet, kann eine Achse mit mechanischen Komponenten sein, die sich strukturell gegenseitig stützen, und sie kann zwischen den mit der Achse gekoppelten Antriebsrädern verlaufen. Auf diese Weise können sich mit der Achse gekoppelte Räder beim Einlenken im Gleichklang bewegen, wenn zum Beispiel das Fahrzeug auf unebenem Untergrund fährt. So kann die Starrachse, in einer Ausführungsform, eine strukturell durchgehende Achse zwischen den Antriebsrädern in einer Querachse sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Starrachse koaxiale Wellen umfassen, die eine Dreheingabe von verschiedenen Zahnrädern im Differenzial erhalten und strukturell vom Differenzial gestützt werden.
Das Differenzial 110 kann ein Gehäuse 142 umfassen, in dem Zahnräder angeordnet sind, etwa Tellerräder, Kegelräder usw., um die vorstehend genannte Funktionalität der Energieübertragung zu realisieren. Näher ausgeführt kann, in einem Beispiel, das Differenzial 110 ein elektronisches Sperrdifferenzial sein. In einem anderen Beispiel kann das Differenzial 110 ein elektronisches Limited-Slip-Differenzial oder eine Torque-Vectoring-Doppelkupplung sein. In wiederum anderen Beispielen kann ein offenes Differenzial verwendet werden. Bezugnehmend auf das Beispiel des Sperrdifferenzials kann das Sperrdifferenzial, wenn es entsperrt ist, zulassen, dass die zwei Antriebsräder sich mit unterschiedlicher Drehzahl drehen und umgekehrt, wenn es gesperrt ist, kann das Sperrdifferenzial die Antriebsräder zwingen, sich mit gleicher Drehzahl zu drehen. Auf diese Weise kann die Konfiguration des Getriebezugs angepasst werden, um bei bestimmten Fahrbedingungen die Traktion zu erhöhen. Im Fall des Limited-Slip-Differenzials ermöglicht es das Differenzial, dass die Abweichung der Drehzahl zwischen den Wellen 144, die mit den Antriebsrädern 128 gekoppelt sind, begrenzt wird. Entsprechend kann bei bestimmten Straßenbedingungen (z. B. bei herabgesetzter Griffigkeit, etwa im Fall von Eis, Nässe, Schlamm usw.) durch die Begrenzung der Abweichung der Raddrehzahl die Traktion erhöht werden. Zusätzlich kann das Differenzial, im Beispiel der Torque-Vectoring-Doppelkupplung, es ermöglichen, dass das auf die Antriebsräder aufgebrachte Drehmoment unabhängig und feinstufiger angepasst wird, damit sich auch hier die Traktion bei bestimmten Straßenbedingungen erhöht. Die Torque-Vectoring-Doppelkupplung kann daher eine bessere Raddrehzahl/-drehmoment-Regelung bieten, aber in einigen Fällen auch komplexer als das Sperrdifferenzial oder das Limited-Slip-Differenzial sein.
Das Fahrzeug 100 kann auch ein Steuerungssystem 150 mit einem Steuergerät 152 umfassen. In einigen Beispielen, wie hier unter Bezugnahme auf 3-9 beschrieben, kann das Fahrzeugsystem 102 mehr als eine elektrische Antriebsachsbaugruppe umfassen. Entsprechend kann die elektrische Antriebsachsbaugruppe 103, einschließlich Getriebezug 104, Elektromotor-Generator 106 usw., in einem Anwendungsfall eine elektrische Antriebsachsbaugruppe an der Hinterachse sein. In einem solchen Anwendungsfall kann eine ähnliche elektrische Antriebsachsbaugruppe an der Vorderachse vorhanden sein, die einen ähnlichen Getriebezug, Elektromotor-Generator usw. umfasst. Auf diese Weise können, in einigen Ausführungsformen, die elektrische Antriebsachsbaugruppe an der Vorderachse und an der Hinterachse jeweils Getriebezüge mit ähnlichen Übersetzungsverhältnissen und Kupplungen, die eine Funktionalität zur Auswahl des Übersetzungsverhältnisses ermöglichen, umfassen. Sowohl die erste als auch die zweite elektrische Antriebsachsbaugruppe können durch das Steuerungssystem 150 und das Steuergerät 152 gesteuert werden. Zusätzlich kann, in einigen Beispielen, der Motor-Generator jeder Antriebsachse mit der Energiespeichervorrichtung 108 verbunden sein. In anderen Beispielen kann jeder Motor-Generator mit einer eigenen Energiespeichervorrichtung verbunden sein.
Das Steuergerät 152 umfasst einen Prozessor 154 und einen Arbeitsspeicher 156. Der Arbeitsspeicher 156 kann darin gespeicherte Anweisungen enthalten, die bei Ausführung durch den Prozessor dazu führen, dass das Steuergerät 152 die verschiedenen Methoden, Steuerungsverfahren usw. durchführt, die hier beschrieben sind. Der Prozessor 154 kann eine Mikroprozessoreinheit und/oder andere Arten von Schaltungen umfassen. Der Arbeitsspeicher 156 kann bekannte Datenspeichermedien wie Direktzugriffsspeicher (RAM), Nur-Lese-Speicher (ROM), Keep-Alive-Memory, Kombinationen daraus usw. umfassen. Ferner versteht sich, dass der Arbeitsspeicher 156 nicht flüchtigen Speicher umfassen kann.
Das Steuergerät 152 kann verschiedene Signale von Sensoren 158 empfangen, die mit verschiedenen Stellen im Fahrzeug 100 und im Fahrzeugsystem 102 verbunden sind. Die Sensoren können einen Motor-Generator-Drehzahlsensor 160, einen Temperatursensor der Energiespeichervorrichtung 162, einen Ladezustandssensor der Energiespeichervorrichtung 164, Raddrehzahlsensoren 166, Kupplungspositionssensoren 168 usw. umfassen. Das Steuergerät 152 kann auch Steuersignale an verschiedene Aktuatoren 170 senden, die an verschiedenen Stellen im Fahrzeug 100 und im Fahrzeugsystem 102 gekoppelt sind. Zum Beispiel kann das Steuergerät 152 Signale an den elektrischen Motor-Generator 106 und die Energiespeichervorrichtung 108 senden, um die Drehgeschwindigkeit und/oder -richtung (z. B. Drehrichtung bei Vorwärtsfahrt und Drehrichtung bei Rückwärtsfahrt) des Motor-Generators anzupassen. Das Steuergerät 152 kann auch Signale an die erste Kupplungsbaugruppe 132 und die zweite Kupplungsbaugruppe 134 senden, um das Übersetzungsverhältnis im Getriebezug 104 im Betrieb anzupassen. Zum Beispiel kann die erste Kupplungsbaugruppe 132 ausgerückt sein und die zweite Kupplungsbaugruppe 134 eingerückt sein, um den zweiten Zahnradsatz 129 in einen Betriebszustand zu versetzen (Übertragung der Rotationsenergie zwischen dem Elektromotor-Generator 106 und der Ausgangswelle 136). Die übrigen steuerbaren Komponenten im Fahrzeug- und Getriebesystem können in Bezug auf Befehlssignale und Aktuator-Einstellung ähnlich funktionieren. Zum Beispiel kann das Differenzial 110 Befehlssignale vom Steuergerät 152 empfangen.
Das Fahrzeug 100 kann ferner eine Eingabevorrichtung 172 (z. B. einen Gangwähler wie einen Schalthebel usw., eine Konsolen-Instrumententafel, eine Touchoberfläche, ein Touchpanel, eine Tastatur, eine Kombination daraus usw.) umfassen. Die Eingabevorrichtung 172, die auf die Eingabe des Fahrers reagiert, kann eine Modusanforderung generieren, die einen erwünschten Betriebsmodus für den Getriebezug angibt. Zum Beispiel kann in einem Anwendungsfall der Fahrer einen Gangwähler in einen Gangmodus verstellen (z. B. erster oder zweiter Gangmodus), um am Steuergerät eine Anforderung für einen Moduswechsel des Getriebes zu generieren. Als Reaktion weist das Steuergerät die Komponenten des Getriebezugs (z. B. die erste Kupplungsbaugruppe 132 und die zweite Kupplungsbaugruppe 134) an, einen Wechsel in einen ersten Gangmodus einzuleiten, in dem der ersten Zahnradsatz 127 in Betrieb ist, aus einem zweiten Gangmodus heraus, in dem der zweite Zahnradsatz 129 in Betrieb ist, oder umgekehrt. Das Steuergerät 152 kann auch dafür ausgelegt sein, das Fahrzeugsystem 102 in einen Rückgewinnungsmodus zu versetzen. Im Rückgewinnungsmodus wird mit dem Elektromotor-Generator 106 Energie aus dem Getriebezug extrahiert und an die Energiespeichervorrichtung 108 übertragen. Zum Beispiel kann der Elektromotor-Generator 106 in einen Generatormodus versetzt werden, der dafür ausgelegt ist, mindestens einen Teil der Rotationsenergie, die von den Antriebsrädern an den Generator über den Getriebezug übertragen wird, in elektrische Energie umzuwandeln. Es wird deutlich, dass die andere elektrische Antriebsachsbaugruppe, die im Fahrzeug enthalten ist, in einigen Ausführungsformen unter ähnlichen Modalitäten betrieben werden kann.
2 zeigt ein Fahrzeugsystem 200 eines Fahrzeugs 210. Es wird deutlich, dass das Fahrzeugsystem 200, das in 2 abgebildet ist, als ein Beispiel für das Fahrzeugsystem 102 dient, das in 1 abgebildet ist. Entsprechend kann, in bestimmten Ausführungsformen, zumindest ein Teil der funktionalen und strukturellen Merkmale des Fahrzeugsystems 102, das in 1 abgebildet ist, im Fahrzeugsystem 200 ausgeführt sein, das in 2 abgebildet ist, oder umgekehrt.
Das Fahrzeugsystem 200 umfasst eine erste elektrische Antriebsachsbaugruppe 202 und eine zweite elektrische Antriebsachsbaugruppe 204. Ein Satz Referenzachsen 201, die eine y-Achse, eine x-Achse und eine z-Achse angeben, sind zu Bezugszwecken in 2-8 aufgeführt. In einem Beispiel kann die z-Achse eine Längsachse sein, die x-Achse kann eine Querachse sein und/oder die y-Achse kann eine Vertikalachse sein. Jedoch können die Achsen, in anderen Beispielen, andere Ausrichtungen aufweisen.
In einem Beispiel kann die erste elektrische Antriebsachsbaugruppe 202 eine vordere elektrische Antriebsachse des Fahrzeugs 210 sein und die zweite elektrische Antriebsachsbaugruppe 204 kann eine hintere elektrische Antriebsachse des Fahrzeugs 210 sein. In einem Beispiel kann die Vorderachse eine Starrachse sein, die mit vorderen Antriebsrädern 203 des Fahrzeugs 210 gekoppelt ist, und die Hinterachse kann ebenfalls eine Starrachse sein, die mit den hinteren Antriebsrädern 205 des Fahrzeugs 210 gekoppelt ist. Daher kann in einem solchen Beispiel die vordere elektrische Antriebsachsbaugruppe 202 in der Nähe eines vorderen Endes 206 des Fahrzeugs 210 angeordnet sein und die hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 204 kann in der Nähe eines hinteren Endes 208 des Fahrzeugs 210 angeordnet sein.
Im Anschluss werden die Komponenten der vorderen elektrischen Antriebsachsbaugruppe 202 beschrieben. Es wird deutlich, dass die hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 204, auch wenn sie anders ausgerichtet positioniert ist, ähnlich wie die vordere elektrische Antriebsachsbaugruppe 202 ausgelegt sein kann, in Bezug auf ihre internen Komponenten wie Zahnräder, Kupplungen, Elektromotor-Generatoren usw., und entsprechend kann die Beschreibung der Komponenten der vorderen elektrischen Antriebsachsbaugruppe 202 auch für die Komponenten der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 204 gelten. Die Einzelheiten der relativen Ausrichtung der vorderen elektrischen Antriebsachsbaugruppe 202 und der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 204 sind nachstehend unter Bezugnahme auf 3-8 genannt.
Die vordere elektrische Antriebsachsbaugruppe 202 umfasst einen ersten Elektromotor-Generator mit einer Rotorwelle 213, die mit einer ersten Eingangswelle 214 verbunden ist. Der erste Elektromotor-Generator ist in 2 nicht abgebildet, aber in 3-8 gezeigt. Es wird deutlich, dass in anderen Beispielen andere geeignete elektrische Anschlüsse als etwa der in 3-8 gezeigte elektrische Anschluss verwendet werden können. Der erste Motor-Generator kann mit einem ersten Getriebezug 212 gekoppelt sein, der die erste Eingangswelle 214, eine erste Zwischenwelle 216 und eine erste Ausgangswelle, die in 2 verdeckt ist, umfasst.
Die erste Eingangswelle 214 empfängt eine Dreheingabe (Drehrichtung für Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt) von der Rotorwelle 213 des ersten Elektromotor-Generators, während das System in den Modi Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt in Betrieb ist. Die erste Eingangswelle 214 ist über den ersten Getriebezug 212 drehbar mit der ersten Zwischenwelle 216 und der ersten Ausgangswelle gekoppelt. Die Rotationsachsen 222, 224 und 226 der ersten Eingangswelle 214, der ersten Zwischenwelle 216 bzw. der ersten Ausgangswelle sind für Bezugszwecke in 2 abgebildet. 2 zeigt darüber hinaus eine erste Planetengetriebebaugruppe 228, die drehbar mit einem ersten Differenzial 230 im ersten Getriebezug 212 gekoppelt ist. Es wird deutlich, dass die Anordnung der ersten Planetengetriebebaugruppe 228 neben dem ersten Differenzial 224 bedeutet, dass weniger Drehmoment durch den ersten Getriebezug 212 durchgeht, wodurch es möglich ist, dass der Antriebsstrang, sofern erwünscht, weniger und/oder kleinere Komponenten aufweist.
Die erste Planetengetriebebaugruppe 228 kann ein angestrebtes Übersetzungsverhältnis (z. B. ein relativ hohes Übersetzungsverhältnis, etwa ein Verhältnis von mehr als 20:1, in einem Anwendungsfall) in einer im Vergleich zu Ausgestaltungen ohne Planetensätze kompakten Anordnung erreichen. Folglich kann die Planetengetriebebaugruppe ein erwünschtes Übersetzungsverhältnis mit weniger Komponenten (z. B. Zahnräder und Wellen) als Baugruppen ohne Planetensätze erreichen, falls erwünscht. Ferner kann in Ausführungsformen, in denen die Planetengetriebebaugruppe ein relativ hohes Drehmoment ausgibt, das Planetengetriebe durch die Lastverteilung zwischen den Planetenrädern ein kompakteres Packaging erreichen, falls erwünscht.
Der erste Getriebezug 212 umfasst eine Zahnradbaugruppe 289, die sechs Zahnräder umfassen kann (ein erstes Zahnrad 290, ein zweites Zahnrad 291, ein drittes Zahnrad (verdeckt), ein viertes Zahnrad 292, ein fünftes Zahnrad 293 und ein sechstes Zahnrad 294), wobei das zweite, dritte und vierte Zahnrad mit der ersten Zwischenwelle 216 gekoppelt sind, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Das fünfte und das sechste Zahnrad sind mit der ersten Ausgangswelle gekoppelt. Es versteht sich, dass in verschiedenen Modi des Systembetriebs unterschiedliche Zahnradsätze in Betrieb sein können. Das erste, zweite, vierte und fünfte Zahnrad können in einem ersten Zahnradsatz enthalten sein und das erste, zweite, dritte und sechste Zahnrad können in einem zweiten Zahnradsatz enthalten sein, wie vorstehend für 1 beschrieben. Es kann in einigen Beispielen im ersten Getriebezug 212 auch ein Parkzahnrad enthalten sein. Jedoch können die Zahnradsätze in anderen Beispielen andere Zahnradkombinationen umfassen.
Es versteht sich auch, dass der erste und der zweite Zahnradsatz unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse haben. Auf diese Weise kann der Getriebezug mehrere Übersetzungsverhältnisse umfassen, um die Anpassbarkeit des Getriebezugs zu erhöhen. Zusätzlich können die Zahnradsätze einige gemeinsame Zahnräder miteinander teilen (z. B. das erste und das zweite Zahnrad in der abgebildeten Ausführungsform). Durch Festlegung des ersten Übersetzungsverhältnisses (d. h. des ersten und zweiten Zahnrads) im Getriebezug ist es möglich, falls erwünscht die Genauigkeit der Zahnräder zu erhöhen, wodurch sich Geräusch, Vibration und Rauigkeit (NVH) im System reduzieren. Jedoch sind Ausführungsformen in Betracht gezogen worden, bei denen die Zahnradsätze keine gemeinsamen Zahnräder aufweisen. Kupplungsbaugruppen, die den Kupplungsbaugruppen 132 und 134 ähnlich sein können, die in 1 abgebildet sind, sind im ersten Getriebezug 212 enthalten, damit es möglich ist, den ersten Zahnradsatz und den zweiten Zahnradsatz in die erste Ausgangswelle ein- bzw. aus dieser auszurücken. Auf diese Weise können die verschiedenen Zahnradsätze im Betrieb ausgewählt werden, um zum Beispiel angemessener auf die Fahrumgebung zu reagieren und/oder die Effizienz des Elektromotors zu erhöhen. So können der erste und der zweite Zahnradsatz konzeptionell in eine Baugruppe mit auswählbaren Zahnrädern eingeschlossen sein.
Die erste Planetengetriebebaugruppe 228 ist drehbar mit der ersten Ausgangswelle gekoppelt und das erste Differenzial 230 im ersten Getriebezug 212 ist drehbar mit der ersten Planetengetriebebaugruppe 228 gekoppelt. Jedoch sind in anderen Beispielen auch andere Getriebe-Ausgestaltungen möglich, etwa Getriebebaugruppen ohne Planetensätze, Getriebezüge mit Zahnrädern, die zwischen dem Planetengetriebe und dem Differenzial positioniert sind, usw. Die erste Planetengetriebebaugruppe 228 ermöglicht es, ein erwünschtes Übersetzungsverhältnis in einer kompakten Anordnung zu erreichen. Zum Beispiel kann die erste Planetengetriebebaugruppe 228 ein relativ hohes Übersetzungsverhältnis und eine hohe Platzeffizienz erreichen, falls erwünscht. Jedoch sind, in anderen Beispielen, auch Getriebeausgestaltungen ohne Planetensätze möglich.
Ferner sind die erste Planetengetriebebaugruppe 228 und das erste Differenzial 230 an einer relativ zum ersten Motor-Generator lateralen Seite positioniert gezeigt (z. B. wo der erste Motor-Generator mit der ersten Eingangswelle 214 gekoppelt und an der Rotationsachse 222 der ersten Eingangswelle 214 zentriert ist). Mit anderen Worten sind die erste Planetengetriebebaugruppe 228 und das erste Differenzial 230 auf einer lateralen Seite des ersten Motor-Generators entlang der z-Achse positioniert. Konkreter sind die erste Planetengetriebebaugruppe 228 und das erste Differenzial 230 axial von der Rotorwelle 313 des ersten Motor-Generators versetzt. Daher ist die Rotationsachse 222 der Rotorwelle 213 nicht koaxial mit der Rotationsachse 226 der Ausgangswelle, der ersten Planetengetriebebaugruppe 228 und des ersten Differenzials 230. Es wird deutlich, dass die erste Planetengetriebebaugruppe 228, aufgrund der Möglichkeit, das Planetengetriebe, falls erwünscht, ohne ein dazu paralleles Zahnrad als Gegenstück in den Getriebezug zu integrieren, axial zum ersten Motor-Generator versetzt sein kann. Auf diese Weise kann die Planetengetriebebaugruppe in einem Raum platziert werden, der bisher in bestimmten Elektrogetriebegehäusen ungenutzt geblieben ist. So ermöglicht die Positionierung der Planetengetriebebaugruppe seitlich vom Motor eine weiter erhöhte Kompaktheit des Achssystems. Im Ergebnis kann es sein, dass die durch das Packaging bestehenden Zwänge, die bei Installation der Achsen im Fahrzeug auftreten, ein geringeres Problem werden. Jedoch kann in anderen Beispielen die erste Planetengetriebebaugruppe 228 an anderen geeigneten Stellen positioniert sein.
Wie vorstehend beschrieben umfasst das Fahrzeugsystem 200 zwei elektrische Antriebsachsbaugruppen. In der abgebildeten Ausführungsform hat jede elektrische Antriebsachsbaugruppe im Wesentlichen ähnliche Getriebekomponenten (z. B. Getriebewellen, Zahnräder und/oder Kupplungen). Näher ausgeführt können die Zahnräder in der vorderen elektrischen Antriebsachsbaugruppe 202 und der zweiten elektrischen Antriebsachsbaugruppe 204 Einzelzahnräder in ihrem jeweiligen Getriebezug aufweisen, die in Größe und/oder Profil im Wesentlichen gleich sind. Zum Beispiel können gleiche Zahnräder einen ähnlichen Innendurchmesser, Außendurchmesser, Breite und/oder Zahnung aufweisen. Folglich können die Zahnräder gemeinsam gefertigt werden, um geringere Fahrzeugfertigungskosten zu erreichen. Jedoch kann in anderen Beispielen auch nur ein Teil der Zahnräder und/oder anderen Komponenten in jeder Antriebsachse eine im Wesentlichen gleiche Größe und/oder ein gleiches Profil aufweisen.
Daher umfasst, wie in 2 abgebildet, die hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 204 auch einen zweiten Getriebezug 250, eine zweite Eingangswelle 252, eine zweite Zwischenwelle 254 und eine zweite Ausgangswelle 256. Ein zweiter Motor-Generator mit einer Rotorwelle 257 kann mit der zweiten Eingangswelle 252 verbunden sein. Der zweite Motor-Generator kann axial (z. B. entlang der x-Achse) zu einer zweiten Planetengetriebebaugruppe 258 und einem zweiten Differenzial 260 des zweiten Getriebezugs 250 versetzt sein. Ferner ist gezeigt, dass die Zahnräder im zweiten Getriebezug 250 sechs Zahnräder umfassen (ein erstes Zahnrad 295, ein zweites Zahnrad 296, ein drittes Zahnrad 297, ein viertes Zahnrad (verdeckt), ein fünftes Zahnrad 298 und ein sechstes Zahnrad 299). Jedoch können, wie vorstehend erwähnt, die Getriebezüge in anderen Ausführungsformen eine alternative Anzahl Zahnräder aufweisen.
Komponenten der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 204 können in einer ähnlichen, oder gleichen, Anordnung im Verhältnis zueinander wie die vordere elektrische Antriebsachsbaugruppe 202 ausgerichtet sein. Jedoch können die hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 204 und die vordere elektrische Antriebsachsbaugruppe 202, relativ zum vorderen Ende 206 und dem hinteren Ende 208 des Fahrzeugs 210, jeweils so positioniert sein, dass ihre jeweiligen Motor-Generator-Rotorwellen (213 und 257) in Bezug auf eine mittige Fahrzeugregion 259 außenseitig positioniert sind. Auf diese Weise sind, in einem solchen Beispiel, die Ausrichtung der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 204 und die Ausrichtung der vorderen elektrischen Antriebsachsbaugruppe 202, wie in 2 abgebildet, jeweils um 180° um die y-Achse zueinander gedreht. Zwar ist das Fahrzeug 210 in einer Anordnung abgebildet, in der die Rotorwellen in einer außenseitigen Lage positioniert sind, es wird jedoch deutlich, dass die vordere elektrische Antriebsachsbaugruppe 202 und die hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 204 in anderen Ausführungsformen in anderer Ausrichtung positioniert sein können. 3-8 zeigen verschiedene mögliche Ausrichtungen der vorderen und der hinteren Antriebsachse im Fahrzeugsystem 200, wobei die Komponenten der Antriebsachse in Außengehäusen umschlossen sind. Es versteht sich auch, dass das Fahrzeugsystem 200 und die anderen hier beschriebenen Fahrzeugsystem-Anordnungen durch ein geeignetes Steuergerät gesteuert werden können, etwa das Steuergerät 152, das in 1 abgebildet ist.
3 zeigt eine erste Fahrzeugsystem-Anordnung 300. Wie in 3 abgebildet, umfasst die erste Fahrzeugsystem-Anordnung 300 eine vordere elektrische Antriebsachsbaugruppe 302, über die ein Drehmoment auf die vorderen Antriebsräder 303 des Fahrzeugs 210 aufgebracht wird, und eine hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 304, über die ein Drehmoment auf die hinteren Antriebsräder 305 aufgebracht wird. Wie vorstehend erläutert, kann die elektrische Antriebsachsbaugruppe jeweils die Achsen 390, 392 aufweisen, wobei die Achswellen mit einem Differenzial und den Antriebsrädern gekoppelt sind.
In der abgebildeten Ausführungsform ist die hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 304 um 180° um die y-Achse im Verhältnis zur vorderen elektrischen Antriebsachsbaugruppe 302 gedreht, sodass ein erster Motor-Generator 306 der vorderen elektrischen Antriebsachsbaugruppe 302 und ein zweiter Motor-Generator 308 der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 304 in einer außenseitigen Konfiguration positioniert sind. In der außenseitigen Konfiguration der ersten Fahrzeugsystem-Anordnung 300 sind der erste Motor-Generator 306 und der zweite Motor-Generator 308 mit Abstand zur mittigen Region 310 des Fahrzeugs 210 angeordnet. Die mittige Region 310 kann in Längsrichtung, in einem Beispiel, durch die Vorder- und die Hinterachse 390 und 392 begrenzt sein, die zwischen den vorderen bzw. hinteren Antriebsrädern 303, 305 verlaufen.
Die vordere elektrische Antriebsachsbaugruppe 302 ist mit einem ersten Außengehäuse 312 und die hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 304 ist mit einem zweiten Außengehäuse 314 abgebildet. Das erste und das zweite Außengehäuse 312, 314 können den ersten bzw. den zweiten Motor-Generator 306, 308 sowie einen ersten Getriebezug (z. B. den ersten Getriebezug 212, wie in 2 abgebildet) bzw. einen zweiten Getriebezug (z. B. den zweiten Getriebezug 250, wie in 2 abgebildet) umschließen. Das erste und das zweite Außengehäuse 312, 314 können ähnlich ausgelegt sein und die folgende Beschreibung des Außengehäuses gilt für beide.
Das erste und das zweite Außengehäuse 312, 314 können jeweils einen ersten Abschnitt 350, einen zweiten Abschnitt 352, einen dritten Abschnitt 354 und einen vierten Abschnitt 356 umfassen. Es wird deutlich, dass die vordere wie auch die hintere Antriebsachsbaugruppe, die in 4-8 abgebildet sind, ein Außengehäuse umfassen, das ähnliche Abschnitte wie das erste und das zweite Außengehäuse 312, 314 aufweist, wie in 3, und hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht erneut beschrieben wird. Jedoch können sich die Positionen und Ausrichtungen der Gehäuseabschnitte zueinander zwischen den verschiedenen Fahrzeugsystem-Anordnungen, wie sie in 4-8 abgebildet sind, unterscheiden. Ferner können in einigen Ausführungsformen die Achsgehäuse ein von vorne nach hinten spiegelbildliches Profil aufweisen, wie hier in Bezug auf die Fahrzeugsystem-Anordnungen in 5-6 detaillierter erläutert.
Die Abschnitte der Außengehäuse können dafür ausgelegt sein, abnehmbar über Befestigungselemente, Presspassung, Klemmen usw. gekoppelt zu sein, damit der Zugang zu den innenliegenden Komponenten des Fahrzeugsystems 200 möglich ist. Näher ausgeführt kann der erste Abschnitt 350 an einer Befestigungsgrenzfläche 380 mit dem zweiten Abschnitt 352 gekoppelt sein, und der dritte Abschnitt 354 kann an einer Befestigungsgrenzfläche 382 mit dem ersten Abschnitt 350 gekoppelt sein. Der erste Abschnitt 350 kann zumindest zum Teil Abschnitte des Motor-Generators, des Differenzials (z. B. des ersten Differenzials 230, das in 2 abgebildet ist) und des Getriebezugs (z. B. des ersten Getriebezugs 212, wie in 2 abgebildet) der Achsbaugruppe umschließen. Der zweite Abschnitt 352 kann zumindest zum Teil einen Abschnitt des Getriebezugs umgeben, und wenn er mit dem ersten Abschnitt 350 gekoppelt ist. Zusätzlich kann der dritte Abschnitt 354 zumindest teilweise die Planetengetriebebaugruppe (z. B. die erste Planetengetriebebaugruppe 228, wie in 2 abgebildet) und das Differenzial (z. B. das erste Differenzial 230 in 2) umschließen und Zugang zu diesen geben.
Der erste Abschnitt 350 des Außengehäuses kann eine erste Wellenöffnung 358 aufweisen. Es versteht sich, dass ein erster Abschnitt 394 der Hinterachse 392, der mit einem der hinteren Antriebsräder 305 (oder mit einem der vorderen Antriebsräder 303) des Fahrzeugs 210 gekoppelt ist, durch die erste Wellenöffnung 358 verlaufen kann. Der zweite Abschnitt 352 des Außengehäuses kann eine zweite Wellenöffnung 360 aufweisen. Auch hier kann ein zweiter Abschnitt 396 der Hinterachse 392, der mit einem der hinteren Antriebsräder 305 (oder mit einem der vorderen Antriebsräder 303) gekoppelt ist, durch die zweite Wellenöffnung 360 verlaufen. Ferner wird deutlich, dass die Wellenöffnungen in den Achsgehäusen koaxial mit den Ausgangswellen (z. B. Ausgangswelle 136, in 1 abgebildet) in den Getriebezügen angeordnet sein können.
Zusammengebaut (z. B. alle Abschnitte des Außengehäuses sind miteinander gekoppelt) bildet das Außengehäuse eine Außenhülle für die Achsbaugruppe und schützt die innenliegenden Komponenten der Achsbaugruppe vor Kontakt mit umherfliegenden Schutt- und Trümmerteilen während der Fahrt mit dem Fahrzeug.
In der ersten Fahrzeugsystem-Anordnung 300 befinden sich die Vorder- und die Hinterachsbaugruppen 302, 304 in der außenseitigen Konfiguration, wie vorstehend beschrieben. In dieser Anordnung ist die erste Wellenöffnung 358 des ersten Außengehäuses 312 nahe einem ersten Fahrzeugrahmenabschnitt 370 des Fahrzeugs 210 (z. B. auf der linken Seite der 3) und die zweite Wellenöffnung 360 des ersten Außengehäuses 312 ist nahe einem zweiten Fahrzeugrahmenabschnitt 372 des Fahrzeugs 210 (z. B. auf der rechten Seite von 3). Auf diese Weise können das erste und das zweite Gehäuse austauschbar und, falls erwünscht, auf Grundlage eines einzigen Prototyps gefertigt sein, was die Fertigungskosten senkt.
Der erste sowie der zweite Motor-Generator 306, 308 umfasst auch einen elektrischen Anschluss 307, die sich ausgehend von den Motor-Generatoren entlang der y-Achse nach oben erstreckt. Der elektrische Anschluss 307 ermöglicht den Anschluss elektrischer Kabel an die Motor-Generatoren. Auch wenn die Getriebezüge in der vorderen und der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 302, 304 ähnlich konfiguriert sein können (z. B. sind die Komponenten jedes Getriebezugs in ähnlicher Weise ausgerichtet und relativ zueinander positioniert), kann sich eine Antriebsrichtung der Getriebezüge unterscheiden. Zum Beispiel ist, wie in 2 abgebildet, eine Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs 210 durch einen Pfeil 262 angezeigt. Sowohl die vorderen Antriebsräder 203 als auch die hinteren Antriebsräder 205 drehen sich in eine erste Richtung, wie durch die Pfeile 264 angezeigt, um eine Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs 210 zu ermöglichen. Um die Drehung der vorderen Antriebsräder 203 in die erste Richtung für Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs zu vereinfachen, kann die erste Eingangswelle 214 vom ersten Motor-Generator so angetrieben werden, dass sie im Uhrzeigersinn drehen, wie durch Pfeil 266 angegeben, wenn die vordere elektrische Antriebsachsbaugruppe 202 entlang dem Pfeil 207 betrachtet wird. Die erste Zwischenwelle 216 kann durch die erste Eingangswelle 214 so angetrieben werden, dass sie gegen den Uhrzeigersinn dreht, wie durch Pfeil 268 angegeben. Die Drehung der ersten Zwischenwelle 216 gegen den Uhrzeigersinn kann wiederum die Drehung der ersten Ausgangswelle 218 im Uhrzeigersinn bewirken, wie durch Pfeil 270 angegeben. Im Ergebnis der Drehung der ersten Ausgangswelle 218 bewegt das Antriebsrad 203 das Fahrzeug 210 in die Vorwärtsrichtung, wie durch Pfeil 262 angegeben.
Wie in 2 abgebildet, können an der Hinterachse des Fahrzeugs 210, in einem Modus der Vorwärtsfahrt, Komponenten der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 204 dafür ausgelegt sein, aufgrund der gedrehten Konfiguration der vorderen und hinteren elektrischen Antriebsachsen, in Relation zu den Komponenten der vorderen elektrischen Antriebsachsbaugruppe 202 in gegenläufigen Richtungen zu rotieren. Zum Beispiel kann, wenn die hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 204 entlang dem Pfeil 209 betrachtet wird, die zweite Eingangswelle 252 durch den zweiten Motor-Generator angetrieben werden um entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen, wie durch Pfeil 270 angegeben, die zweite Zwischenwelle 254 kann im Uhrzeigersinn drehen, wie durch Pfeil 272 angegeben, und die zweite Ausgangswelle 256 kann entgegen dem Uhrzeigersinn drehen, wie durch Pfeil 274 angegeben. Im Ergebnis der Drehung der zweiten Ausgangswelle 256 bewegt das Antriebsrad 205 das Fahrzeug 210 in die Vorwärtsrichtung, wie durch Pfeil 262 angegeben.
Entsprechend können die erste Fahrzeugsystem-Anordnung 300, wie in 3 abgebildet, der erste Motor-Generator 306 und der zweite Motor-Generator 308 gegenläufige Drehausgaben generieren, um sowohl die Vorwärts- als auch Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 210 zu realisieren. Entsprechend kann ein Steuergerät (z. B. das Steuergerät 152 von 1) mit Anweisungen speziell für die Anordnung des Fahrzeugsystems 200 konfiguriert sein, um die relativen Ausrichtungen der vorderen und der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe zu ermöglichen. Folglich kann, wenn das Fahrzeugsystem 200 in der ersten Fahrzeugsystem-Anordnung 300 ausgestaltet ist, das Steuergerät des Fahrzeugs 210 mit ausführbaren Anweisungen so angepasst sein, dass der erste Motor-Generator und der zweite Motor-Generator in gegenläufige Drehrichtungen betrieben werden, um den Modus der Vorwärtsfahrt und der Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs zu realisieren. Es versteht sich auch, dass im Rückgewinnungsmodus sowohl im vorderen als auch im hinteren Elektromotor-Generator die vom jeweiligen Motor-Generator erhaltene Dreheingabe in einer gegenläufigen Drehrichtung sein kann.
Bei außenseitiger Ausrichtung der vorderen und der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe (z. B. wenn der erste und der zweite Motor-Generator von der mittigen Region 310 des Fahrzeugs 210 weggedreht sind) kann die Anordnung der Motor-Generatoren ermöglichen, dass die Fahrzeugkomponenten (z. B. Batteriebank, Rahmenabschnitte usw.) in der mittigen Region 310 platztechnisch effizient positioniert sind. Auf diese Weise kann, indem die Motor-Generatoren mit Abstand zur mittigen Region angeordnet werden, die Folge sein, dass das Motor-Generator-Packaging nicht die in der Fahrzeugmitte angeordneten Fahrzeugkomponenten behindert. Ferner sind, wenn die elektrischen Anschlüsse 307 an der Oberseite der Motor-Generatoren positioniert sind, diese weniger Straßenschmutz- und Trümmerteilen, festen Hindernissen usw. ausgesetzt, was die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der elektrischen Anschlüsse während des Betriebs des Fahrzeugs verringert.
In anderen Fällen können, wenn in der mittigen Region 310 des Fahrzeugs 210 Platz ist, die Motor-Generatoren in einer innenseitigen Konfiguration nach innen gedreht sein. Zum Beispiel können, wie in 4 abgebildet, eine vordere elektrische Antriebsachsbaugruppe 402 und eine hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 404 in einer zweiten Fahrzeugsystem-Anordnung 400 so ausgerichtet sein, dass sie im Verhältnis zueinander um 180° um die y-Achse gedreht sind. In einer zweiten Fahrzeugsystem-Anordnung 400 sind ein erster Motor-Generator 406 der vorderen elektrischen Antriebsachsbaugruppe 402 und ein zweiter Motor-Generator 408 der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 404 in einer innenseitigen Konfiguration positioniert, wobei der erste und der zweite Motor-Generator 406, 408 sich in der mittigen Fahrzeugregion 310 befinden. Wie vorstehend erläutert, kann die mittige Fahrzeugregion 310 in Längsrichtung durch die Vorder- und die Hinterachse begrenzt sein, die jeweils zwischen den Antriebsrädern 303 bzw. den Antriebsrädern 305 verlaufen.
In der zweiten Fahrzeugsystem-Anordnung 400 kann die erste Wellenöffnung 358 eines ersten Außengehäuses 450 der vorderen elektrischen Antriebsachsgruppe 402 nahe dem zweiten Fahrzeugrahmenabschnitt 372 und die zweite Wellenöffnung 360 des ersten Außengehäuses 450 kann nahe dem ersten Fahrzeugrahmenabschnitt 370 sein. Die erste Wellenöffnung 358 eines zweiten Außengehäuses 452 der hinteren elektrischen Antriebsachsgruppe 404 kann nahe dem ersten Fahrzeugrahmenabschnitt 370 und die zweite Wellenöffnung 360 des zweiten Außengehäuses 452 kann nahe dem zweiten Fahrzeugrahmenabschnitt 372 sein. Auf diese Weise sind die Außengehäuse in der zweiten Fahrzeugsystem-Anordnung 400 und der ersten Fahrzeugsystem-Anordnung 300 in 3 zueinander entgegengesetzt ausgerichtet.
In der zweiten Fahrzeugsystem-Anordnung 400 kann, indem der erste und der zweite Motor-Generator in einer innenseitigen Region (z. B. in der mittigen Region 310) positioniert werden, die Wahrscheinlichkeit eines Kontakts zwischen den Motor-Generatoren und umherfliegenden Schutt- und Trümmerteilen verringert werden. Entsprechend können die Motor-Generatoren in der innenseitigen Konfiguration in 4 geschützter sein als in der außenseitigen Konfiguration in 3.
Ähnlich zur ersten Fahrzeugsystem-Anordnung 300 in 3 kann die vordere elektrische Antriebsachsbaugruppe 402 in gleicher Weise zur hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 404 ausgelegt sein (z. B. kann die Positionierung eines Getriebezugs, einer Planetengetriebebaugruppe, eines Differenzials und/oder die Geometrie eines Außengehäuses der Achsbaugruppen gleich sein). Näher ausgeführt kann der Getriebezug jeder der elektrischen Antriebsachsbaugruppen in einer Ausführungsform jeweils mehrere auswählbare Zahnradsätze aufweisen, die untereinander im Wesentlichen gleich sein können. Auf diese Weise lassen sich, falls erwünscht, die Fertigungskosten des Fahrzeugsystems verringern. Elektrische Anschlüsse 403 an der vorderen wie auch der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 402, 404 können sich, ausgehend von der jeweiligen Achsbaugruppe, entlang der y-Achse nach oben erstrecken. Jedoch kann der erste Motor-Generator 406 so ausgelegt sein, dass er in gegenläufige Drehrichtungen zum zweiten Motor-Generator 408 dreht, um wie vorstehend beschrieben die Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 210 zu erreichen.
Zum Beispiel kann, wenn die vordere elektrische Antriebsachsbaugruppe entlang dem Pfeil 412 betrachtet wird, der erste Motor-Generator 406 entgegen dem Uhrzeigersinn drehen, um eine Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs 210 zu erreichen, wie durch den Pfeil 414 angezeigt. Bei Betrachtung der zweiten elektrischen Antriebsachsbaugruppe 404 entlang dem Pfeil 416, einer in Relation zu einer Geometrie der Achsbaugruppen gleichen Perspektive zu Pfeil 412, kann der zweite Motor-Generator 408 im Uhrzeigersinn drehen, um in ähnlicher Weise eine Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs 210 zu erreichen. Umgekehrt kann, wenn eine Rückwärtsfahrt (z. B. das Fahrzeug bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung als vom Pfeil 414 angezeigt) des Fahrzeugs 210 erwünscht ist, der erste Motor-Generator 406 im Uhrzeigersinn drehen und der zweite Motor-Generator 408 kann entgegen dem Uhrzeigersinn drehen.
Indem die erste elektrische Antriebsachsbaugruppe und die zweite elektrische Antriebsachsbaugruppe von sowohl der ersten als auch der zweiten Anordnung 300, 400 in 3 und 4 mit im Wesentlichen gleichen Konfigurationen umgesetzt werden, lässt sich eine Fertigung der Achsbaugruppen vereinfachen. Eine einzige Einheit einer elektrischen Antriebsachsbaugruppe kann, in einigen Fällen, für sowohl die vordere als auch die hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe gefertigt und verwendet werden, was eine separate Kennzeichnung und Verpackung der vorderen versus hinteren Achsbaugruppe erspart.
In anderen Beispielen kann das Fahrzeugsystem unterschiedliche Gehäuse für die vordere und die hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe haben. Wie in 5 in einer dritten Fahrzeugsystem-Anordnung 500 abgebildet, ist es möglich, dass eine vordere elektrische Antriebsachsbaugruppe 502 und eine hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 504 nicht gespiegelt sind. Zum Beispiel können die vordere elektrische Antriebsachsbaugruppe 502 und die hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 504 Spiegelbilder sein, die an einer Spiegelebene 506, die koplanar mit der y-x-Ebene ist, gespiegelt sind. Die Anordnung der innenliegenden Komponenten, etwa mehrere auswählbare Zahnradsätze in jeder elektrischen Antriebsachsbaugruppe, Planetensätze und Differenziale, der Achsbaugruppen kann ebenfalls gespiegelt sein. Die internen Komponenten können dabei eine ähnliche Form und Größe haben, von der Anordnung her aber gespiegelt sein. So kann in einem solchen Beispiel mindestens ein Teil der innenliegenden Komponenten der Antriebsachsbaugruppen im Wesentlichen gleich sein. Anders ausgedrückt, können die internen Teile des Getriebezugs (z. B. Zahnräder, Wellen usw.) in der Herstellung gleich gefertigt werden, wobei die innenliegenden Komponenten unter Einsatz eines analogen Herstellungsverfahrens gebaut werden können, um Komponenten zu produzieren, die in Bezug auf Größe, Profil und Werkstoffzusammensetzung im Wesentlichen ähnlich sind. Es wird jedoch deutlich, dass relativ kleine Abweichungen bei den Maßen und andere kleinere Inkonsistenzen, die sich aus der Art des Herstellungsverfahrens ergeben, in den Komponenten vorliegen können, die in der Herstellung gleich gefertigt werden. Auf diese Weise lassen sich die Fertigungskosten des Fahrzeugsystems verringern.
Ein erstes Außengehäuse 508 der vorderen elektrischen Antriebsachsbaugruppe 502 kann als Spiegelbild eines zweiten Außengehäuses 510 der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 504 gefertigt werden (z. B. als Gussteil, gefrästes Teil usw.). Folglich können das erste und das zweite Außengehäuse 508, 510 verschiedene geometrische Profile aufweisen. Zum Beispiel kann sich, wie in 5 abgebildet, die erste Wellenöffnung 358 des ersten Außengehäuses 508 nahe dem zweiten Fahrzeugrahmenabschnitt 372 und die zweite Wellenöffnung 360 des ersten Außengehäuses 508 nahe dem ersten Fahrzeugrahmenabschnitt 370 befinden. Die erste Wellenöffnung 358 des zweiten Außengehäuses 510 befindet sich auch nahe dem zweiten Fahrzeugrahmenabschnitt 372 und die zweite Wellenöffnung 360 des zweiten Außengehäuses 510 befindet sich auch nahe dem ersten Fahrzeugrahmenabschnitt 370. Jedoch ist ein erster Motor-Generator 512 der vorderen elektrischen Antriebsachsbaugruppe 502 an einer gegenüberliegenden Seite der ersten und der zweiten Wellenöffnung 358, 360 positioniert als ein zweiter Motor-Generator 514 der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 504.
Die innenliegenden Komponenten können im ersten Gehäuse 508 in einer zu den innenliegenden Komponenten, die im zweiten Gehäuse 510 eingeschlossen sind, gegenüberliegenden Ausrichtung angeordnet sein. Der erste Motor-Generator 512 der vorderen elektrischen Antriebsachsbaugruppe 502 kann dabei so ausgelegt sein, dass er in dieselbe Richtung dreht wie ein zweiter Motor-Generator 514 der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 504, um eine Vorwärts- und Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 210 zu erreichen.
Zum Beispiel, bei Betrachtung der vorderen und der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 502, 504 aus einer relativ zu den Geometrien der elektrischen Antriebsachsbaugruppen gleichen Perspektive entlang dem Pfeil 516, kann der erste Motor-Generator 512 entgegen dem Uhrzeigersinn drehen, um die vorderen Antriebsräder 303 des Fahrzeugs 210 ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen, damit eine Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs 210, wie durch den Pfeil 414 angezeigt, möglich ist. Der zweite Motor-Generator 514 kann sich ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn drehen, um die hinteren Antriebsräder 305 des Fahrzeugs 210 entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen. Ausführbare Anweisungen, die im Steuergerät des Fahrzeugs 210 implementiert sind, können im Verhältnis zu den Anordnungen in 3 und 4 vereinfacht werden, damit der Betrieb des ersten und des zweiten Motor-Generators 512, 514 für die Vorwärts- und Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 210 in dieselbe Drehrichtung erfolgt.
Zusätzlich kann die gespiegelte Konfiguration des Fahrzeugsystems 200 eine Verbesserung (z. B. Optimierung) der Antriebs- und Schubflanken der Getriebezüge sowohl der vorderen als auch der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppen 502, 504 für die Fahrt-, Rückgewinnungs- und Rückwärtsfahrtmodi des Fahrzeugbetriebs ermöglichen. Wie vorstehend genannt kann, wenn die vordere und die hintere elektrische Antriebsachse gespiegelt sind, der Motor-Generator im Modus der Vorwärtsfahrt und der Rückwärtsfahrt in eine ähnliche Richtung gedreht werden. Jedoch kann es sein, dass im Hinblick auf die Fertigung getrennte Teilenummern und/oder Kennzeichen erforderlich sind, wenn die gespiegelte Konfiguration umgesetzt wird. Folglich können, in einigen Fällen, Zahnräder, Wellen usw. der Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs 210 mit getrennten Teilenummern und/oder Kennzeichen gefertigt werden.
In der dritten Fahrzeugsystem-Anordnung 500 sind die vordere und die hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 502, 504 in der außenseitigen Konfiguration positioniert, in der der erste und der zweite Motor-Generator 512, 514 von der mittigen Region 310 des Fahrzeugs 210 weggedreht sind. Elektrische Anschlüsse 503 an der vorderen wie auch der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe können sich, ausgehend von der jeweiligen elektrischen Antriebsachsbaugruppe, entlang der y-Achse nach oben erstrecken. Die dritte Fahrzeugsystem-Anordnung 500 kann umgesetzt werden, wenn der Betrieb der Motor-Generatoren in derselben Drehrichtung erwünscht ist, während die mittige Region 310 des Fahrzeugs 210 durch andere Fahrzeugkomponenten besetzt ist. In Fällen, in denen in der mittigen Region 310 Platz ist, kann das Fahrzeugsystem 200 in der innenseitigen Konfiguration angeordnet werden, während die gespiegelte Ausrichtung der elektrischen Antriebsachsbaugruppen beibehalten bleibt, wie in 6 abgebildet.
6 zeigt eine vierte Fahrzeugsystem-Anordnung 600. Ähnlich wie bei der dritten Anordnung in 5 sind eine vordere elektrische Antriebsachsbaugruppe 602 und eine hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 604 gespiegelt. Die elektrischen Anschlüsse 603 beider Achsbaugruppen erstrecken sich entlang der y-Achse nach oben. Die vierte Fahrzeugsystem-Anordnung 600 umfasst eine Ausrichtung der Vorder- und der Hinterachsbaugruppe 602, 604 in der innenseitigen Konfiguration, bei der die Achsbaugruppen so gedreht sind, dass sich ein erster Motor-Generator 606 der vorderen elektrischen Antriebsachsbaugruppe 602 und ein zweiter Motor-Generator 608 der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 604 in der mittigen Region 310 des Fahrzeugs befinden. Auf diese Weise können der erste und der zweite Motor-Generator 606, 608 in dieselbe Drehrichtung gedreht werden, um die Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 210 zu veranlassen, sowie die Aktivierung eines Rückgewinnungsmodus, während die Motor-Generatoren in einer Position gehalten werden, die das Auftreffen von Straßenschmutz- und Trümmerteilen auf die Motor-Generatoren während der Fahrt reduziert.
In einer alternativen Konfiguration des Fahrzeugsystems 200 können die elektrischen Antriebsachsbaugruppen im Fahrzeug dieselbe Ausrichtung haben. Zum Beispiel zeigt 7 eine fünfte Fahrzeugsystem-Anordnung 700, die eine vordere elektrische Antriebsachsbaugruppe 702 und eine hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 704 umfasst. Die Achsbaugruppen sind so ausgerichtet, dass sich die elektrischen Anschlüsse 703, ausgehend von den Achsbaugruppen, entlang der y-Achse nach oben erstrecken. Die vordere und die hintere Achsbaugruppe 702, 704 haben im Wesentlichen gleiche Geometrien, wobei die Komponenten jeder elektrischen Antriebsachsbaugruppe ähnlich konfiguriert sind. In einem Beispiel können die vordere und hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 702, 704 austauschbar sein, ohne dass sich am Betrieb der Achsbaugruppen etwas ändert.
Die im Wesentlichen gleichen Geometrien der Achsbaugruppen ermöglichen es, dass ein erster Motor-Generator 706 der vorderen elektrischen Antriebsachsbaugruppe 702 und ein zweiter Motor-Generator 708 der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 704 in dieselbe Drehrichtung gedreht werden, um eine Vorwärtsfahrt, wie durch den Pfeil 414 angezeigt, oder eine Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 210 zu erreichen. Eine einzige Einheit einer elektrischen Antriebsachsbaugruppe kann sowohl für die Vorder- als auch die Hinterachse des Fahrzeugs 210 gefertigt und eingesetzt werden, wodurch ein vereinfachtes Fertigungsverfahren möglich ist, um die fünfte Fahrzeugsystem-Anordnung 700 von 7 (wie auch eine sechste Fahrzeugsystem-Anordnung 800, wie in 8 abgebildet) im Fahrzeug 210 umzusetzen, im Vergleich zu den gespiegelten Konfigurationen von 5 und 6. Ferner ermöglicht der Betrieb der elektrischen Antriebsachsbaugruppen in derselben Drehrichtung eine Steuerung der Achsbaugruppen, die im Vergleich zu den gedrehten Konfigurationen in 3 und 4 vereinfacht ist.
Die vordere und die hintere elektrische Antriebsachsbaugruppe 702, 704 sind in 7 so ausgerichtet, dass der erste Motor-Generator 706 hinter, relativ zur Vorwärtsfahrtrichtung, die durch den Pfeil 710 angezeigt ist, einer Ausgangswelle in einem ersten Getriebezug 712 der vorderen elektrischen Antriebsachsbaugruppe 702 sitzt und der zweite Motor-Generator 708 hinter einer Ausgangswelle in einem zweiten Getriebezug 714 der hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 704 sitzt. Wie vorstehend beschrieben, sind die Ausgangswellen der Getriebezüge koaxial mit den Wellenöffnungen 358 und den Wellenöffnungen 360 angeordnet. Der erste Motor-Generator 706 ist in der mittigen Region 310 des Fahrzeugs 210 und der zweite Motor-Generator 708 ist nahe einem hinteren Ende des Fahrzeugs positioniert. Die fünfte Fahrzeugsystem-Anordnung 700 kann in einem Fahrzeug verwendet werden, wenn in der mittigen Region 310 hinter der Vorderachse 390 Platz ist, aber nicht vor der Hinterachse 392.
Alternativ können die Achsbaugruppen um 180° um die y-Achse gedreht sein, um in Bezug auf die fünfte Fahrzeugsystem-Anordnung 700 entgegengesetzt ausgerichtet zu sein, wobei die im Wesentlichen gleichen und austauschbaren Geometrien der Achsbaugruppen beibehalten werden. Zum Beispiel umfasst, wie in 8 abgebildet, eine sechste Fahrzeugsystem-Anordnung 800 die Positionierung einer vorderen elektrischen Antriebsachsbaugruppe 802 und einer hinteren elektrischen Antriebsachsbaugruppe 804 in einer selben Ausrichtung mit elektrischen Anschlüssen 803 der Achsbaugruppen, die sich entlang der y-Achse nach oben erstrecken. Wie in der fünften Fahrzeugsystem-Anordnung 700 in 7 können die vordere und die hintere Achsbaugruppe 802, 804 in der sechsten Fahrzeugsystem-Anordnung 800 untereinander austauschbar sein. Jedoch können in der sechsten Fahrzeugsystem-Anordnung 800 in 8 die Achsbaugruppen so gefertigt und zusammengebaut werden, dass ein erster Motor-Generator 806 sich vor einer Ausgangswelle in einem ersten Getriebezug 808 der vorderen elektrischen Achsbaugruppe 802 befindet, relativ zur Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs 210, wie durch den Pfeil 414 angezeigt. In ähnlicher Weise ist ein zweiter Motor-Generator 810 vor einer Ausgangswelle eines zweiten Getriebezugs 812 der hinteren elektrischen Achsbaugruppe 804 positioniert.
Der zweite Motor-Generator 810 kann in der mittigen Region 310 der sechsten Fahrzeugsystem-Anordnung 800 und der erste Motor-Generator 806 kann nahe einem vorderen Ende der sechsten Fahrzeugsystem-Anordnung positioniert sein. Daher kann die sechste Fahrzeugsystem-Anordnung 800 eingesetzt werden, wenn vor der Hinterachse 392 in der mittigen Region 310, aber nicht hinter der Vorderachse 390 Platz ist.
Auf diese Weise kann eine Anordnung des elektrischen Antriebsachssystems auf Grundlage eines erwünschten Komplexitätsgrads des Betriebs, der Fertigungseffizienz, der Packaging-Effizienz und der Unterbringung anderer Fahrzeugkomponenten je nach verfügbarem Packaging-Platz ausgewählt werden. In jeder der Fahrzeugsystem-Anordnungen, die in 3-8 abgebildet sind, können die elektrischen Antriebsachsbaugruppen so ausgelegt sein, dass elektrische Anschlüsse dauerhaft nach oben zeigen, um elektrische Kabel vom Boden fernzuhalten und damit der Platzbedarf kompakt und effizient gehalten wird. Die Getriebezüge der vorderen sowie der hinteren Antriebsachsbaugruppe können in der Herstellung gleich gefertigt sein, mit im Wesentlichen gleichen Übersetzungsverhältnissen in mehreren auswählbaren Zahnradsätzen jedes Getriebezugs.
Ein Beispiel einer Routine 900 für den Betrieb eines Fahrzeugs, das mit einem der Beispiele eines Fahrzeugsystems, wie in 2-8 gezeigt, ausgerüstet ist, ist in 9 abgebildet. Das Fahrzeugsystem kann eine erste elektrische Antriebsachsbaugruppe, drehbar gekoppelt mit einer Vorderachse des Fahrzeugs, und eine zweite elektrische Antriebsachsbaugruppe, drehbar gekoppelt mit einer Hinterachse des Fahrzeugs, umfassen. Die Vorderachse ist an den vorderen Antriebsrädern des Fahrzeugs befestigt und die Hinterachse ist an den hinteren Antriebsrädern des Fahrzeugs befestigt. Die erste wie auch die zweite Achsbaugruppe umfasst jeweils einen Elektromotor-Generator, einen Getriebezug, einen Planetensatz und ein Differenzial, das drehbar mit dem Planetensatz gekoppelt ist. Die Achsbaugruppen können mit den Fahrzeugachsen gekoppelt sein, sodass Ausgangswellen der Getriebezüge koaxial mit den Fahrzeugachsen sind und die Planetensätze und Differenziale axial zu den Motor-Generatoren versetzt sind.
Zusätzlich können in einigen Ausführungsformen die Getriebezüge der ersten und der zweiten Achsbaugruppe im Wesentlichen gleiche auswählbare Übersetzungsverhältnisse aufweisen. Die Planetensätze jeder der Getriebezüge können beide in Längsrichtung innenseitig von den Motor-Generatoren, in Längsrichtung außenseitig von den Motoren-Generatoren positioniert sein, oder ein Planetensatz kann sich in Längsrichtung innenseitig vom zugehörigen Motor-Generator und der andere Planetensatz kann sich in Längsrichtung außenseitig vom zugehörigen Motor-Generator befinden. Die erste sowie die zweite Achsbaugruppe kann jeweils ein Außengehäuse aufweisen, die ähnliche geometrische Profile oder unterschiedliche geometrische Profile haben können. Jedoch können die Achsbaugruppen so ausgerichtet sein, dass die elektrischen Anschlüsse jeder Baugruppe sich ausgehend von den Achsbaugruppen nach oben erstrecken.
Routine 900 kann implementiert werden, wenn eine Änderung des Fahrzeugbetriebsmodus erfolgt, etwa wenn die Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs aus einem stationären Modus heraus angefordert wird. Routine 900 kann auch während der Fahrt des Fahrzeugs ausgeführt werden (z. B. ist das Fahrzeug bereits in Bewegung, und es wird ein Geschwindigkeitswechsel angefordert).
Bei 902 umfasst die Routine ein Anpassen des Betriebs der Motoren-Generatoren der ersten und der zweiten elektrischen Antriebsachsbaugruppe. Als Beispiel kann das Fahrzeug stationär sein und die Motoren-Generatoren können inaktiv sein. Erhält das Steuergerät eine Anforderung für eine Fahrzeugbewegung (z..B. durch Betätigung des Gaspedals), kann das Steuergerät die Aktivierung der Motor-Generatoren befehlen, dass sie die Drehung der vorderen und hinteren Antriebsräder in Gang setzen. Alternativ kann das Fahrzeug bereits in Bewegung sein und eine Erhöhung oder Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit kann durch eine Änderung der Position des Gaspedals angezeigt werden. Eine Leistung der Motor-Generatoren kann entsprechend angepasst werden.
Eine Rotationsenergie wird bei 904 von den Motor-Generatoren an die vorderen und hinteren Antriebsräder des Fahrzeugs übertragen. Die Energie kann mittels Drehung der Rotorwellen der Motor-Generatoren übertragen werden. Wir vorstehend erläutert, können, wenn die elektrische Antriebsachse innenseitige oder außenseitige Motor-Anordnungen aufweist und das Getriebe-Packaging zwischen vorne und hinten gespiegelt ist, die Elektromotor-Generatoren an jeder Achse im Vorwärts- wie auch im Rückwärtsfahrtmodus in einer ähnlichen Richtung gedreht werden. Jedoch können, wenn die elektrische Antriebsachse eine innenseitige oder außenseitige Motor-Anordnung aufweist und das Getriebe-Packaging zwischen vorne und hinten symmetrisch ist, die Elektromotor-Generatoren an jeder Achse im Vorwärts- wie auch im Rückwärtsfahrtmodus in gegenläufiger Richtung gedreht werden.
Bei 906 umfasst die Routine das Auswählen von Zahnrädern nach den Bedingungen des Fahrzeugbetriebs, etwa Geschwindigkeit des Fahrzeugs und Effizienz des Elektromotors. Kupplungsbaugruppen können bedient werden, damit Komponenten der Getriebezüge in Ein- und/oder Ausgriff gehen, um ein Übersetzungsverhältnis anzupassen, das an die vorderen und hintere Antriebsräder bereitgestellt wird. Die Routine kehrt zum Start zurück.
Die technische Wirkung der Bereitstellung eines Fahrzeugsystems mit mehreren elektrischen Antriebsachsen mit Planetensätzen und auswählbare Zahnrädern besteht darin, kompakte Achsanordnungen mit erhöhter Anpassbarkeit der Getriebeabstufung im Fahrzeug bereitzustellen. Entsprechend ist es möglich, die Zahnradsätze des Fahrzeugs so auszuwählen, dass sie für die Fahrumgebung des Fahrzeugs besser angepasst sind.
2-8 zeigen Beispielkonfigurationen mit einer relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten zueinander. Wenn im direkten Kontakt miteinander oder direkt gekoppelt abgebildet, dann können solche Elemente in mindestens einem Beispiel als im direkten Kontakt miteinander bzw. direkt gekoppelt beschrieben werden. In ähnlicher Weise können Elemente, die als angrenzend oder benachbart zueinander abgebildet sind, in mindestens einem Beispiel angrenzend oder benachbart zueinander sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die miteinander an einer Grenzfläche in Kontakt sind, als miteinander an einer Grenzfläche in Kontakt bezeichnet werden. Als weiteres Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt mit nur einem Abstand dazwischen und keinen anderen Komponenten positioniert sind, in mindestens einem Beispiel als solche bezeichnet werden. Als noch weiteres Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, sich gegenüberliegend oder links/rechts voneinander abgebildet sind, relativ zueinander derart bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, ein oberstes Element oder eine Spitze eines Elements als „oben“, „Oberseite“ der Komponente und ein unterstes Element oder eine unterste Stelle eines Elements als „unten“, „Unterseite“ der Komponente in mindestens einem Beispiel bezeichnet werden. Wie sie hier verwendet werden, können die Begriffe oben/unten, obere/untere, ober-/unterhalb relativ zu einer Vertikalachse der Figuren zu verstehen sein und dazu verwendet werden, die Positionierung von Elementen der Figuren in Relation zueinander zu beschreiben. Entsprechend sind Elemente, die über/oberhalb von anderen Elementen abgebildet sind, in einem Beispiel vertikal über/oberhalb der anderen Elemente positioniert. Als noch weiteres Beispiel können die Formen der Elemente, die in den Figuren abgebildet sind, als diese Formen aufweisend bezeichnet sein (z. B. als kreisförmig, gerade, plan, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt und dergleichen). Ferner können Elemente, die als sich überschneidend abgebildet sind, als sich überschneidende Elemente oder als sich überschneidend in mindestens einem Beispiel bezeichnet sein. Weiterhin kann ein Element, das in einem anderen Element abgebildet ist oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden.
In einer ersten Ausführungsform umfasst ein System eine erste elektrische Antriebsachsbaugruppe, die einen ersten Getriebezug mit einem ersten Planetensatz aufweist, der axial zu einem ersten Elektromotor-Generator versetzt ist, wobei der erste Planetensatz drehbar mit einem ersten Differenzial gekoppelt ist, und eine zweite elektrische Antriebsachsbaugruppe, die einen zweiten Getriebezug mit einem zweiten Planetensatz aufweist, der axial zu einem zweiten Elektromotor-Generator versetzt ist, wobei der zweite Planetensatz drehbar mit einem zweiten Differenzial gekoppelt ist. In einem ersten Beispiel des Systems umfasst der erste Getriebezug mehrere auswählbare Zahnradsätze, die drehbar mit dem ersten Planetensatz gekoppelt sind, und der zweite Getriebezug umfasst mehrere auswählbare Zahnradsätze, die drehbar mit dem zweiten Planetensatz gekoppelt sind. Ein zweites Beispiel des Systems umfasst optional das erste Beispiel und ferner, dass Übersetzungsverhältnisse der mehreren auswählbaren Zahnradsätze im ersten Getriebezug im Wesentlichen Übersetzungsverhältnissen der mehreren auswählbaren Zahnradsätze im zweiten Getriebezug entsprechen. Ein drittes Beispiel des Systems umfasst optional eins oder mehrere der ersten und zweiten Beispiele und ferner, dass der erste Elektromotor-Generator ein erstes Gehäuse umfasst und der zweite Elektromotor-Generator ein zweites Gehäuse, das ein anderes geometrisches Profil als das erste Gehäuse hat, umfasst. Ein viertes Beispiel des Systems umfasst optional eins oder mehrere der ersten bis dritten Beispiele und ferner, dass ein oder mehrere Zahnräder des ersten Getriebezugs in der Herstellung gleich wie ein oder mehrere Zahnräder des zweiten Getriebezugs gefertigt werden. Ein fünftes Beispiel des Systems umfasst optional eins oder mehrere der ersten bis vierten Beispiele und ferner eine erste Starrachse, die drehbar mit dem ersten Differenzial gekoppelt ist, und eine zweite Starrachse, die drehbar mit dem zweiten Differenzial gekoppelt ist. Ein sechstes Beispiel des Systems umfasst optional eins oder mehrere der ersten bis fünften Beispiele und ferner, dass die erste Starrachse koaxial mit einer ersten Ausgangswelle im ersten Getriebezug angeordnet ist und die zweite Starrachse koaxial mit einer zweiten Ausgangswelle im zweiten Getriebezug angeordnet ist. Ein siebtes Beispiel des Systems umfasst optional eins oder mehrere der ersten bis sechsten Beispiele und ferner, dass ein erster elektrischer Anschluss des ersten Elektromotor-Generators und ein zweiter elektrischer Anschluss des zweiten Elektromotor-Generators sich ausgehend von einem Gehäuse des zugehörigen Elektromotor-Generators jeweils nach oben erstrecken. Ein achtes Beispiel des Systems umfasst optional eins oder mehrere der ersten bis siebten Beispiele und ferner, dass der erste Planetensatz in Längsrichtung innenseitig vom ersten Elektromotor positioniert ist und der zweite Planetensatz in Längsrichtung innenseitig vom zweiten Elektromotor positioniert ist und die Gehäuse der ersten und der zweiten elektrischen Antriebsachsbaugruppe ein geometrisches Profil aufweisen, das zueinander gespiegelt ist. Ein neuntes Beispiel des Systems umfasst optional eins oder mehrere der ersten bis achten Beispiele und ferner ein Steuergerät mit in einem Arbeitsspeicher gespeicherten Anweisungen, die bei Ausführung während eines Modus der Vorwärtsfahrt oder der Rückwärtsfahrt dazu führen, dass das Steuergerät den ersten Elektromotor-Generator und den zweiten Elektromotor-Generator in gegenläufige Richtungen dreht.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren ein Übertragen von Rotationsenergie von einem ersten Elektromotor-Generator über einen ersten Getriebezug an einen ersten Satz Antriebsräder und ein Übertragen von Rotationsenergie von einem zweiten Elektromotor-Generator über einen zweiten Getriebezug an einen zweiten Satz Antriebsräder, wobei der erste Getriebezug einen ersten Planetensatz umfasst, der axial zum ersten Elektromotor-Generator versetzt ist, wobei der erste Planetensatz drehbar mit einem ersten Differenzial gekoppelt ist, wobei der zweite Getriebezug einen zweiten Planetensatz umfasst, der axial zum zweiten Elektromotor-Generator versetzt ist, und wobei der zweite Planetensatz drehbar mit einem zweiten Differenzial gekoppelt ist. In einem ersten Beispiel des Verfahrens umfasst das Übertragen von Rotationsenergie vom ersten Elektromotor-Generator über den ersten Getriebezug an den ersten Satz Antriebsräder das Drehen einer ersten Rotorwelle des ersten Elektromotor-Generators in eine erste Drehrichtung und das Übertragen von Rotationsenergie vom zweiten Elektromotor-Generator über den zweiten Getriebezug an den zweiten Satz Antriebsräder umfasst das Drehen einer zweiten Rotorwelle des zweiten Elektromotor-Generators in eine zweite Drehrichtung gegenläufig zur ersten Drehrichtung. Ein zweites Beispiel des Verfahrens umfasst optional das erste Beispiel und ferner, dass der erste und der zweite Planetensatz jeweils in Längsrichtung innenseitig oder außenseitig von seinem jeweiligen Elektromotor-Generator positioniert sind. Ein drittes Beispiel des Verfahrens umfasst optional eins oder mehrere der ersten und zweiten Beispiele und ferner, dass die Schritte zum Übertragen von Rotationsenergie vom ersten Elektromotor-Generator und vom zweiten Motor-Generator während eines Modus der Vorwärtsfahrt oder eines Modus der Rückwärtsfahrt umgesetzt werden. Ein viertes Beispiel des Verfahrens umfasst optional eins oder mehrere der ersten bis dritten Beispiele und ferner ein Wechseln zwischen auswählbaren Zahnradsätzen im ersten Getriebezug und ein Wechseln zwischen auswählbaren Zahnradsätzen im zweiten Getriebezug, wobei Übersetzungsverhältnisse der auswählbaren Zahnradsätze im ersten Getriebezug im Wesentlichen Übersetzungsverhältnissen der auswählbaren Zahnradsätze im zweiten Getriebezug entsprechen.
In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst ein System eine erste elektrische Antriebsachsbaugruppe mit einem ersten Getriebezug, der mehrere auswählbare Zahnradsätze aufweist, die drehbar mit einem ersten Planetensatz gekoppelt sind, wobei der erste Planetensatz axial zu einem ersten Elektromotor-Generator versetzt ist und wobei der erste Planetensatz direkt drehbar mit einem ersten Differenzial gekoppelt ist, und eine zweite elektrische Antriebsachsbaugruppe mit einem zweiten Getriebezug, der mehrere auswählbare Zahnradsätze aufweist, die drehbar mit einem zweiten Planetensatz gekoppelt sind, wobei der zweite Planetensatz axial zu einem zweiten Elektromotor-Generator versetzt ist und wobei der zweite Planetensatz direkt drehbar mit einem zweiten Differenzial gekoppelt ist, wobei die Übersetzungsverhältnisse der mehreren auswählbaren Zahnradsätze im ersten Getriebezug im Wesentlichen Übersetzungsverhältnissen der mehreren auswählbaren Zahnradsätze im zweiten Getriebezug entsprechen. In einem ersten Beispiel des Systems ist eine erste Starrachse, die drehbar mit dem ersten Differenzial gekoppelt ist, und eine zweite Starrachse, die drehbar mit dem zweiten Differenzial gekoppelt ist, und wobei die erste Starrachse koaxial mit einer ersten Ausgangswelle im ersten Getriebezug angeordnet ist und wobei die zweite Starrachse koaxial mit einer zweiten Ausgangswelle im zweiten Getriebezug angeordnet ist. Ein zweites Beispiel des Systems umfasst optional das erste Beispiel und ferner, dass der erste Elektromotor-Generator ein erstes Gehäuse umfasst und der zweite Elektromotor-Generator ein zweites Gehäuse umfasst, das ein geometrisches Profil aufweist, das im Vergleich zum ersten Gehäuse gespiegelt ist. Ein drittes Beispiel des Systems umfasst optional eins oder mehrere der ersten und zweiten Beispiele, und ferner, dass der erste und der zweite Planetensatz jeweils in Längsrichtung innenseitig oder außenseitig von seinem jeweiligen Elektromotor-Generator positioniert ist. Ein viertes Beispiel des Systems umfasst optional eins oder mehrere der ersten bis dritten Beispiele und ferner ein Steuergerät mit in einem Arbeitsspeicher gespeicherten Anweisungen, die bei Ausführung während eines Modus der Vorwärtsfahrt oder der Rückwärtsfahrt dazu führen, dass das Steuergerät den ersten Elektromotor-Generator und den zweiten Elektromotor-Generator in gegenläufige Richtungen dreht.
Die nachfolgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neu und nicht naheliegend gelten. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder etwas hierzu Gleichwertiges beziehen. Bei derartigen Ansprüchen versteht sich, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen, wobei zwei oder mehr dieser Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen oder Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche im Rahmen dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, unabhängig davon, ob ihr Schutzumfang breiter, enger, gleich oder unterschiedlich als die ursprünglichen Ansprüche gefasst ist, werden ebenfalls als in den Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.

Claims

Fahrzeugsystem, umfassend: eine erste elektrische Antriebsachsbaugruppe mit einem ersten Getriebezug, der einen ersten Planetensatz aufweist, der axial zu einem ersten Elektromotor-Generator versetzt ist, wobei der erste Planetensatz drehbar mit einem ersten Differenzial gekoppelt ist; und eine zweite elektrische Antriebsachsbaugruppe mit einem zweiten Getriebezug, der einen zweiten Planetensatz aufweist, der axial zu einem zweiten Elektromotor-Generator versetzt ist, wobei der zweite Planetensatz drehbar mit einem zweiten Differenzial gekoppelt ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei der erste Getriebezug mehrere auswählbare Zahnradsätze umfasst, die drehbar mit dem ersten Planetensatz gekoppelt sind, und der zweite Getriebezug mehrere auswählbare Zahnradsätze umfasst, die drehbar mit dem zweiten Planetensatz gekoppelt sind, wobei Übersetzungsverhältnisse der mehreren auswählbaren Zahnradsätze im ersten Getriebezug im Wesentlichen Übersetzungsverhältnissen der mehreren auswählbaren Zahnradsätze im zweiten Getriebezug entsprechen, und/oder der erste Elektromotor-Generator ein erstes Gehäuse umfasst und der zweite Elektromotor-Generator ein zweites Gehäuse, das ein anderes geometrisches Profil als das erste Gehäuse hat, umfasst.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei ein oder mehrere Zahnräder im ersten Getriebezug in der Herstellung gleich wie ein oder mehrere Zahnräder des zweiten Getriebezugs gefertigt werden.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend eine erste Starrachse, die drehbar mit dem ersten Differenzial gekoppelt ist, und eine zweite Starrachse, die drehbar mit dem zweiten Differenzial gekoppelt ist, wobei die erste Starrachse koaxial mit einer ersten Ausgangswelle im ersten Getriebezug angeordnet ist und wobei die zweite Starrachse koaxial mit einer zweiten Ausgangswelle im zweiten Getriebezug angeordnet ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei eine erste elektrische Anschlussstelle des ersten Elektromotor-Generators und eine zweite elektrische Anschlussstelle des zweiten Elektromotor-Generators sich ausgehend von einem Gehäuse des jeweiligen Elektromotor-Generators jeweils nach oben erstrecken.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei der erste Planetensatz in Längsrichtung innenseitig vom ersten Elektromotor positioniert ist und wobei der zweite Planetensatz in Längsrichtung innenseitig vom zweiten Elektromotor positioniert ist und wobei die Gehäuse der ersten und der zweiten elektrischen Antriebsachsbaugruppe ein geometrisches Profil aufweisen, das zueinander gespiegelt ist.
Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugsystems, umfassend: Übertragen von Rotationsenergie von einem ersten Elektromotor-Generator über einen ersten Getriebezug an einen ersten Satz Antriebsräder; und Übertragen von Rotationsenergie von einem zweiten Elektromotor-Generator über einen zweiten Getriebezug an einen zweiten Satz Antriebsräder; wobei der erste Getriebezug einen ersten Planetensatz umfasst, der axial zum ersten Elektromotor-Generator versetzt ist; wobei der erste Planetensatz drehbar mit einem ersten Differenzial gekoppelt ist; wobei der zweite Getriebezug einen zweiten Planetensatz umfasst, der axial zum zweiten Elektromotor-Generator versetzt ist; und wobei der zweite Planetensatz drehbar mit einem zweiten Differenzial gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei: das Übertragen von Rotationsenergie vom ersten Elektromotor-Generator über den ersten Getriebezug an den ersten Satz Antriebsräder das Drehen einer ersten Rotorwelle des ersten Elektromotor-Generators in eine erste Drehrichtung umfasst; und das Übertragen von Rotationsenergie vom zweiten Elektromotor-Generator über den zweiten Getriebezug an den zweiten Satz Antriebsräder das Drehen einer zweiten Rotorwelle des zweiten Elektromotor-Generators in eine zweite Drehrichtung gegenläufig zur ersten Drehrichtung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der erste und der zweite Planetensatz jeweils in Längsrichtung innenseitig oder außenseitig von seinem jeweiligen Elektromotor-Generator positioniert sind.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schritte zum Übertragen von Rotationsenergie vom ersten Elektromotor-Generator und vom zweiten Motor-Generator während eines Modus der Vorwärtsfahrt oder eines Modus der Rückwärtsfahrt umgesetzt werden und/oder das Verfahren ferner umfasst: Wechseln zwischen auswählbaren Zahnradsätzen im ersten Getriebezug; und Wechseln zwischen auswählbaren Zahnradsätzen im zweiten Getriebezug; wobei Übersetzungsverhältnisse der auswählbaren Zahnradsätze im ersten Getriebezug im Wesentlichen Übersetzungsverhältnissen der auswählbaren Zahnradsätze im zweiten Getriebezug entsprechen.