DE102021205073A1 - Passenger cars with electric rear-wheel drive - Google Patents

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Martin Hertel
Benedikt Cöster
Daniel Lorenz
György Müller
Arthur Schröder
Erwin Michels
Benedikt Ohlig
Rene Brenner
Thomas Zettelmeyer
Christian Haerter
Matthias Winkel
Kim Führer
Mathias Kopp
Frank Schmidt
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Abstract

Personenkraftwagen mit elektrischem Heckantrieb, mit einem Antriebsystem, enthaltend eine Leistungselektronik 4, einen E-Motor 5, ein Übersetzungsgetriebe 6 und ein Differenzialgetriebe 7, gemeinsam eine E-Achse 2 bildend, und zwei mit dem Differenzialgetriebe 7 verbundene Seitenwellen 8, 18 an deren freien Enden jeweils ein Hinterrad 3 angebracht ist, und einem Bremssystem. Das Bremssystem weist eine Zentralbremse 9 auf, die innerhalb der E-Achse 2 zwischen dem E-Motor 5 und dem Differenzialgetriebe 7 wirkend abgeordnet ist.Passenger car with electric rear-wheel drive, with a drive system containing power electronics 4, an electric motor 5, a transmission gear 6 and a differential gear 7, together forming an electric axle 2, and two side shafts 8, 18 connected to the differential gear 7 on their free ones Ends each have a rear wheel 3 attached, and a braking system. The braking system has a central brake 9 , which is assigned to act within the electric axle 2 between the electric motor 5 and the differential gear 7 .

Description

Die Erfindung betrifft einen Personenkraftwagen mit elektrischem Heckantrieb gemäß dem unabhängigen Anspruch.The invention relates to a passenger car with electric rear-wheel drive according to the independent claim.

Personenkraftwagen (PKW) gemäß der voliegenden Erfindung ist im weitesten Sinne ein mehrspuriges, insbesondere für die Teilnahme am öffentlichen Straßenverkehr zugelassenes Fahrzeug mit eigenem Antrieb zum vorwiegenden Zweck der Personenbeförderung. Dabei kann es sich zum Beispiel auch um ein autonom fahrendes Shuttle-Fahrzueug handeln.In the broadest sense, a passenger car according to the present invention is a multi-lane vehicle with its own drive, which is in particular approved for use on public roads, for the primary purpose of passenger transport. This can also be an autonomous shuttle vehicle, for example.

Bei Personenkraftwagen (PKW), gemäß dem Stand der Technik, ist jedes einzelne Rad mit einer eigenen Bremse gekoppelt. Ein PKW, der üblicherweise vier Räder aufweist hat damit vier einzelne Bremsen. Das Bremssystem und das Antriebssystem sind dabei voneinander getrennt ausgeführte Systeme. Dies gilt sowohl für konventionell als auch für elektrisch angetriebene PKWs. Bei den elektrisch angetriebenen PKWs besteht eine Besonderheit noch darin, dass der Elektromotor (E-Motor) im Generatorbetrieb zusätzlich zu den Radbremsen ein signifikantes und situationsabhängig in der Höhe veränderliches Bremsmoment beisteuern kann.In passenger cars (car), according to the prior art, each wheel is coupled with its own brake. A car, which usually has four wheels, has four individual brakes. The braking system and the drive system are systems that are designed separately from one another. This applies to both conventional and electrically powered cars. A special feature of electrically powered passenger cars is that the electric motor (e-motor) in generator mode can contribute a significant and situation-dependent braking torque in addition to the wheel brakes.

Es ist die Aufgabe der Erfindung für einen elektrisch angetriebene PKW, bei dem der E-Motor auf die Hinterachse wirkt, die Herstellkosten zu senken indem das Bremssystem der angetriebenen Hinterachse vereinfacht wird.The object of the invention for an electrically driven passenger car, in which the electric motor acts on the rear axle, is to reduce the production costs by simplifying the braking system of the driven rear axle.

Diese Aufgabe wird für einen Personenkraftwagen mit elektrischem Heckantrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den rückbezogenen Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved according to claim 1 for a passenger car with electric rear-wheel drive. Advantageous embodiments are described in the dependent claims.

Die Erfindung umfasst einen Personenkraftwagen mit elektrischem Heckantrieb, mit einem Antriebsystem, enthaltend eine Leistungselektronik, einen E-Motor, ein Übersetzungsgetriebe und ein Differenzialgetriebe, gemeinsam eine E-Achse bildend, und zwei mit dem Differenzialgetriebe verbundene Seitenwellen an deren freien Enden jeweils ein Hinterrad angebracht ist, und einem Bremssystem. Indem das Bremssystem eine Zentralbremse aufweist, die innerhalb der E-Achse zwischen dem E-Motor und dem Differenzialgetriebe wirkend angeordnet ist, wird ein elektrisch angetriebener PKW, bei dem der E-Motor auf die Hinterachse wirkt mit vereinfachtem Bremssystem an der angetriebenen Hinterachse bereitgestellt.The invention includes a passenger car with electric rear-wheel drive, with a drive system containing power electronics, an electric motor, a transmission gear and a differential gear, together forming an electric axle, and two side shafts connected to the differential gear, each with a rear wheel attached to their free ends is, and a braking system. Since the braking system has a central brake, which is arranged to act within the electric axis between the electric motor and the differential gear, an electrically powered passenger car in which the electric motor acts on the rear axle is provided with a simplified braking system on the driven rear axle.

Bevorzugt ist die Zentralbremse eine Scheibenbremse mit einer Bremsscheibe und einem Bremssattel.The central brake is preferably a disc brake with a brake disc and a brake caliper.

Vorteilhafterweise ist dabei die Bremsscheibe durch ein Zahnrad des Übersetzungsgetriebes gebildet.Advantageously, the brake disc is formed by a gear of the transmission gear.

Alternativ ist die Bremsscheibe auf einer Rotorwelle des E-Motors, einer Zwischenwelle des Übersetzungsgetriebes oder einem Differenzialeingang des Differenzialgetriebes angeordnet.Alternatively, the brake disc is arranged on a rotor shaft of the electric motor, an intermediate shaft of the transmission or a differential input of the differential gear.

Eine Variante sieht vor, dass die Zentralbremse eine Lamellenbremse ist, die an einem Differenzialeingang des Differenzialgetriebes angeordnet ist.A variant provides that the central brake is a multi-disc brake that is arranged on a differential input of the differential gear.

Vorteilhafterweise weist das Bremssystem zwei Bremskreise auf, die jeweils eine von zwei Vorderradbremsen und die Zentralbremse einschließen.Advantageously, the braking system has two braking circuits, each including one of two front wheel brakes and the central brake.

Gemäß einer Alternative weist das Bremssystem zwei Bremskreise auf, von denen jeweils beide zwei Vorderradbremsen und die Zentralbremse einschließen, wobei die Vorderradbremsen und die Zentralbremse jeweils zwei Bremskolben aufweisen.According to an alternative, the brake system has two brake circuits, both of which include two front wheel brakes and the central brake, the front wheel brakes and the central brake each having two brake pistons.

Bevorzugt weist das Bremssystem zwei Bremskreise auf, die jeweils eine von zwei Vorderradbremsen einschließen und wobei ein weiterer Bremskreis vorhanden ist, mit der Zentralbremse und einem Hinterachsenbremsaktor, der in der E-Achse integriert angeordnet ist.The brake system preferably has two brake circuits, each of which includes one of two front wheel brakes and another brake circuit is present, with the central brake and a rear axle brake actuator, which is integrated into the E-axis.

Bevorzugt weisen die erste Seitenwelle und die zweite Seitenwelle eine gleiche Steifigkeit auf.The first side shaft and the second side shaft preferably have the same rigidity.

Bevorzugt ist die Zentralbremse eine Wirbelstrombremse, die entweder auf der Rotorwelle des E-Motors oder einer Zwischenwelle des Übersetzungsgetriebes angeordnet ist.The central brake is preferably an eddy current brake, which is arranged either on the rotor shaft of the electric motor or on an intermediate shaft of the transmission gear.

Ferner bevorzugt enthält die E-Achse ein internes Steuergerät, das dazu ausgelegt ist, eine Aufteilung einer notwendigen Bremsleistung auf eine Motorbremsung durch den E-Motor und eine Reibbremsung durch die Zentralbremse zu steuern. Dabei kann für den Fall, dass nicht nur die Hinterachse, sondern auch die Vorderräder mit elektromechanischen Brake by wire Bremsen versehen sind, die Steuerung des gesamten Bremssystems des Fahrzeugs, inklusive der Fahrstabilitätsregelung, vorteilhafterweise auf dem Steuergerät der E-Achse laufen.Furthermore, the electric axle preferably contains an internal control unit which is designed to control a division of a necessary braking power between motor braking by the electric motor and friction braking by the central brake. In the event that not only the rear axle, but also the front wheels are equipped with electromechanical brake-by-wire brakes, the control of the entire braking system of the vehicle, including the driving stability control, can advantageously run on the control unit of the e-axle.

Nachfolgend wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierzu zeigen:

  • 1 - 10 verschiedene vorteilhafte Anordnungen der Zentralbremse entlang der E-Achse,
  • 11 - 13 verschiedene Ausführungen der Aufteilung des Bremssystems in Bremskreisen,
  • 14 eine Ausführung mit integrierter Parkbremsfunktion,
  • 15 ein erstes Kühlkonzept für die Kühlung der Zentralbremse und
  • 16 ein zweites Kühlkonzept für die Kühlung der Zentralbremse.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to drawings. For this show:
  • 1 - 10 various advantageous arrangements of the central brake along the E-axis,
  • 11 - 13 different versions of the division of the braking system into braking circuits,
  • 14 a version with an integrated parking brake function,
  • 15 a first cooling concept for the cooling of the central brake and
  • 16 a second cooling concept for cooling the central brake.

In 1 ist eine grobe schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen PKW 1 mit den für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Merkmalen gezeigt.In 1 a rough schematic representation of a passenger car 1 according to the invention is shown with the essential features for understanding the invention.

Ein erfindungsgemäßer PKW 1 mit elektrischem Heckantrieb enthält wie gattungsgleiche Fahrzeuge ein elektrisches Antriebssystem und ein Bremssystem, um die zwei Hinterräder 3 anzutreiben und davon unabhängig, die beiden Vorderräder und die beiden Hinterräder 3 abzubremsen. Das Antriebssystem, enthält eine Leistungselektronik 4, einen E-Motor 5, ein Übersetzungsgetriebe 6, ein Differenzialgetriebe 7 und zwei, die Hinterachse definierende und mit dem Differenzialgetriebe 7 verbundene Seitenwellen 8, 18, an deren freien Enden jeweils eines der Hinterräder 3 angebracht ist. Die das Antriebsmoment des E-Motors 5 auf die Hinterräder 3 übertragenden Bauteile des Antriebssystems bilden gemeinsam eine sogenannte E-Achse 2.Like vehicles of the same type, a passenger car 1 according to the invention with electric rear-wheel drive contains an electric drive system and a braking system to drive the two rear wheels 3 and, independently of this, to brake the two front wheels and the two rear wheels 3 . The drive system contains power electronics 4, an electric motor 5, a transmission gear 6, a differential gear 7 and two side shafts 8, 18, which define the rear axle and are connected to the differential gear 7, and on the free ends of which one of the rear wheels 3 is attached. The components of the drive system that transmit the drive torque of the electric motor 5 to the rear wheels 3 together form a so-called electric axle 2.

Das Bremssystem enthält im Unterschied zum Stand der Technik, in dem jedem der beiden Hinterräder 3 eine Bremse zugeordnet ist, eine Zentralbremse 9, die innerhalb der E-Achse 2 zwischen dem E-Motor 5 und dem Differenzialgetriebe 7 wirkend angeordnet ist. Ein einfaches Weglassen der üblicherweise jeweils auf ein Hinterrad 3 wirkenden Bremsen ist nicht möglich, da der E-Motor 5 im Generatorbetrieb allein nicht die für eine Vollbremsung an den Seitenwellen 8, 18 der Hinterachse erforderliche Bremsleistung erzeugen kann und insbesondere abhängig vom Ladezustand und der Temperatur der Batterie im Extremfall gar kein wirksames Rekuperationsmoment erzeugt wird. Die Zentralbremse 9 bildet vorteilhaft eine funktionale und konstruktive Einheit mit der E-Achse 2, was in 1 durch die beispielhafte Zuordnung der Zentralbremse 9 an einer Rotorwelle 11 des E-Motors 5 dargestellt ist.In contrast to the prior art, in which each of the two rear wheels 3 is assigned a brake, the brake system contains a central brake 9 which is arranged to act within the electric axle 2 between the electric motor 5 and the differential gear 7 . It is not possible to simply omit the brakes that usually act on one rear wheel 3, since the electric motor 5 in generator mode alone cannot generate the braking power required for emergency braking on the side shafts 8, 18 of the rear axle and depends in particular on the state of charge and the temperature In extreme cases, no effective recuperation torque is generated in the battery. The central brake 9 advantageously forms a functional and structural unit with the E-axis 2, which is 1 is represented by the exemplary assignment of the central brake 9 to a rotor shaft 11 of the electric motor 5 .

In Abhängigkeit der Bauart der E-Achse 2, das heißt insbesondere der Ausführung des Übersetzungsgetriebes 6 und des Differenzialgetriebes 7, kann die Zentralbremse 9 vorteilhaft an verschiedenen Positionen entlang der E-Achse 2 wirkend angeordnet sein.Depending on the design of the E-axis 2, that is to say in particular the design of the transmission gear 6 and the differential gear 7, the central brake 9 can advantageously be arranged to act at different positions along the E-axis 2.

2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die Anordnung der Zentralbremse 9 innerhalb der E-Achse 2. Die in einem E-Achsen-Gehäuse 10 untergebrachte E-Achse 2 weist ein Übersetzungsgetriebe 6 in Form eines zweistufigen, achsparallelen Getriebes auf. Das Übersetzungsgetriebe 6 verbindet eine Rotorwelle 11 des E-Motors 5 über eine Zwischenwelle 12 mit dem Differenzialgetriebe 7, welches das am Differenzialgetriebe 7 wirkende Drehmoment auf die Seitenwellen 8, 18 der Hinterachse aufteilt. Die Zentralbremse 9 ist auf der Rotorwelle 11 angeordnet, und zwar außerhalb des E-Achsen-Gehäuses 10. Eine Anordnung der Zentralbremse 9, hier dargestellt durch eine Bremsscheibe 13 und einen Bremssattel 14, außerhalb des E-Achsen-Gehäuses 10, hat den Vorteil der direkten Kühlung durch die Umgebungsluft, sowie dass kein Bremsenabrieb im Inneren des E-Achsen-Gehäuses 10, die E-Achse 2 verschmutzend, freigesetzt wird. 2 shows a first exemplary embodiment for the arrangement of the central brake 9 within the e-axle 2. The e-axle 2 accommodated in an e-axle housing 10 has a transmission gear 6 in the form of a two-stage, paraxial gear. The transmission gear 6 connects a rotor shaft 11 of the electric motor 5 via an intermediate shaft 12 to the differential gear 7, which divides the torque acting on the differential gear 7 to the side shafts 8, 18 of the rear axle. The central brake 9 is arranged on the rotor shaft 11, outside of the E-axle housing 10. An arrangement of the central brake 9, represented here by a brake disc 13 and a brake caliper 14, outside of the E-axle housing 10 has the advantage the direct cooling by the ambient air, and that no brake dust inside the E-axis housing 10, the E-axis 2 polluting, is released.

Gemäß einem zweiten, nicht in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel, ist die Zentralbremse 9 ebenfalls an der Rotorwelle 11, jedoch im Unterscheid zum vorherigen Ausführungsbeispiel innerhalb des E-Achsen-Gehäuses 10 angeordnet. Die Zentralbremse 9 ist hier gegen äußere Einflüsse geschützt, ein Bremsabrieb wird gegenüber der Umwelt zurückgehalten und sie kann durch das Schmiermittel und den Kühlkreislauf der E-Achse 2 aktiv gekühlt werden.According to a second exemplary embodiment, not shown in the drawings, the central brake 9 is also arranged on the rotor shaft 11, but in contrast to the previous exemplary embodiment within the E-axle housing 10. The central brake 9 is protected here against external influences, brake wear is held back from the environment and it can be actively cooled by the lubricant and the cooling circuit of the e-axis 2 .

In einem dritten vorteilhaften Ausführungsbeispiel, gezeigt in 3, ist die Zentralbremse 9 auf einem dem Übersetzungsgetriebe 6 abgewandten Ende der Rotorwelle 11 angeordnet.In a third advantageous embodiment, shown in 3 , the central brake 9 is arranged on an end of the rotor shaft 11 facing away from the transmission gear 6 .

Ein viertes Ausführungsbeispiel, gezeigt in 4, unterscheidet sich zu dem vorherigen dadurch, dass die Zentralbremse 9 in einem separaten Bremsen-Gehäuse 15 außerhalb des E-Achsen-Gehäuses 10 angeordnet ist. Hierdurch kann einerseits eine Fernhaltung von Bremsenabrieb von der E-Achse 2, als auch eine Kapselung der Zentralbremse 9 gegenüber äußeren Einflüssen sowie eine Rückhaltung von Bremsenabrieb erreicht werden.A fourth embodiment shown in 4 , differs from the previous one in that the central brake 9 is arranged in a separate brake housing 15 outside the E-axis housing 10. In this way, on the one hand, brake wear can be kept away from the E-axis 2, and the central brake 9 can be encapsulated from external influences and brake wear can be retained.

In einem fünften Ausführungsbeispiel, dargestellt in 5 ist die Zentralbremse 9 auf der Zwischenwelle 12 des Übersetzungsgetriebes 6 angeordnet. Die Zwischenwelle 12 stellt in Bezug auf die Höhe der Betriebsdrehzahl der Zentralbremse 9 sowie das von ihr zu stellende Bremsmoment einen guten Kompromiss zwischen einer Anordnung auf der Rotorwelle 11 und einer Anordnung an einem Differenzialeingang 16 dar. Aufgrund der Übersetzungsstufe zum Differenzialgetriebe 7 bzw. zu den Seitenwellen 8, 18 muss sie hier ein geringeres Drehmoment aufbringen als dort. Deshalb ist bei gleicher Betätigungskraft ein geringerer Reibradius möglich, was die Integration in die E-Achse 2 vereinfacht. Die Zentralbremse 9 ist hier wiederum innerhalb des E-Achsen-Gehäuses 10 angeordnet.In a fifth embodiment, shown in 5 the central brake 9 is arranged on the intermediate shaft 12 of the transmission gear 6 . The intermediate shaft 12 represents a good compromise between an arrangement on the rotor shaft 11 and an arrangement on a differential input 16 in relation to the level of the operating speed of the central brake 9 and the braking torque to be provided by it Side shafts 8, 18 must apply a lower torque here than there. A smaller friction radius is therefore possible with the same actuation force, which simplifies integration into the E-axis 2. The central brake 9 is here in turn arranged inside the E-axle housing 10 .

Ein sechstes, nicht in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel unterscheidet sich zu dem vorherigen nur dadurch, dass die Zentralbremse 9 außerhalb des E-Achsen-Gehäuses 10 angeordnet ist.A sixth exemplary embodiment, not shown in the drawings, differs from the previous one only in that the central brake 9 is arranged outside of the E-axle housing 10 .

In einem siebenten Ausführungsbeispiel, dargestellt in 6, ist die Zentralbremse 9 stärker in die E-Achse 2 integriert, indem ein auf der Zwischenwelle 12 sitzendes Zahnrad 17 des Übersetzungsgetriebes 6, an dem Reibflächen ausgebildet sind, als Bremsscheibe 13 dient. Alternativ können bei anderen, nicht in den Zeichnungen dargestellten Ausführungen, andere die Drehbewegung der Rotorwelle 11 auf das Differenzialgetriebe 7 übertragenden Bauteile als Bremsscheibe 13 genutzt werden.In a seventh embodiment, shown in 6 , the central brake 9 is more integrated into the E-axis 2 in that a gear wheel 17 of the transmission gear 6, which is seated on the intermediate shaft 12 and on which friction surfaces are formed, serves as a brake disk 13. Alternatively, other components that transmit the rotational movement of the rotor shaft 11 to the differential gear 7 can be used as the brake disk 13 in other designs that are not shown in the drawings.

Gemäß einem achten Ausführungsbeispiel, dargestellt in 7, enthält die Zentralbremse 9 eine, mit dem Differenzialeingang 16 verbundene separate Bremsscheibe 13.According to an eighth embodiment, shown in 7 , the central brake 9 contains a separate brake disk 13 connected to the differential input 16.

Im Unterschied zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen ist das Übersetzungsgetriebe 6 der E-Achse 2 in einem neunten, in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel, ein einstufiges Getriebe mit einem vergleichsweise sehr großen Zahnrad 17 am Differenzialeingang 16, um eine vergleichbar hohe Übersetzung wie ein zweistufiges Getriebe zu erhalten. Dieses Zahnrad 17 wird hier als Bremsscheibe 13 genutzt.In contrast to the aforementioned exemplary embodiments, the transmission gear 6 of the E-axis 2 is in a ninth, in 8th shown embodiment, a single-stage transmission with a comparatively very large gear 17 on the differential input 16 in order to obtain a comparably high translation as a two-stage transmission. This gear 17 is used as a brake disc 13 here.

Statt das Zahnrad 17 als Bremsscheibe 13 zu nutzen, kann alternativ, parallel zum Zahnrad 17, am Differenzialeingang 16 eine separate Bremsscheibe 13 angebracht sein.Instead of using the gear wheel 17 as a brake disc 13, a separate brake disc 13 can alternatively be attached to the differential input 16 parallel to the gear wheel 17.

Bei dem in 9 gezeigten zehnten Ausführungsbeispiel ist anstelle der Bremsscheibe 13 am Differenzialeingang 16 eine nasslaufende Lamellenbremse 19 angeordnet. Solch ein Konzept ist besonders vorteilhaft in Bezug auf die Abführung von Reibungswärme durch den Volumenstrom einer Kühlflüssigkeit. Die Wärme kann somit auch besonders günstig zu weiter entfernten Positionen im PKW transportiert werden, wo sie über einen Wärmetauscher an die Umgebung abgegeben oder beispielsweise zum Heizen des Innenraums genutzt werden kann.At the in 9 shown tenth embodiment is arranged instead of the brake disc 13 at the differential input 16, a wet multi-disk brake 19. Such a concept is particularly advantageous with regard to the dissipation of frictional heat through the volume flow of a cooling liquid. The heat can therefore also be transported particularly cheaply to more distant positions in the car, where it can be released to the environment via a heat exchanger or used, for example, to heat the interior.

Ein in 10 dargestelltes Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von vorgenannten Ausführungsbeispiel durch die Ausführung der E-Achse 2 koaxial zu den beiden Seitenwellen 8, 18. Hier ist das Übersetzungsgetriebe 6 als Planetengetriebe ausgeführt, wobei ein Steg 20 mit dem Differenzialeingang 16 verbunden ist. Mit diesen Teilen ist wiederum die Bremsscheibe 13 mit der Zentralbremse 9 verbunden.a in 10 The illustrated embodiment differs from the aforementioned embodiment by the design of the E-axis 2 coaxially to the two side shafts 8, 18. Here the transmission gear 6 is designed as a planetary gear, with a web 20 connected to the differential input 16. The brake disc 13 with the central brake 9 is in turn connected to these parts.

Eine Anordnung der Zentralbremse 9 auf der Rotorwelle 11 analog zu 3 wäre selbstverständlich auch möglich.An arrangement of the central brake 9 on the rotor shaft 11 analogous to 3 would of course also be possible.

Unabhängig davon, ob gemäß dem Stand der Technik jeweils eine Bremse auf ein Hinterrad 3 wirkt oder erfindungsgemäß mittelbar eine Zentralbremse 9 auf beide Hinterräder 3 wirkt, werden an das Bremssystem hohe Anforderungen bezüglich der Funktionssicherheit und der Redundanz gestellt. So ist eine Aufteilung des Bremssystems auf zwei Bremskreise erforderlich und üblich, damit auch beim Ausfall eines Teilsystems noch hinreichend Bremswirkung zur Verfügung steht.Irrespective of whether, according to the prior art, one brake acts on one rear wheel 3 or, according to the invention, a central brake 9 acts indirectly on both rear wheels 3, high demands are placed on the brake system in terms of functional reliability and redundancy. A division of the braking system into two braking circuits is necessary and customary, so that even if one subsystem fails, sufficient braking action is still available.

Die folgenden Ausführungsbeispiele zeigen vorteilhafte Varianten davon, wie eine solche Aufteilung des Bremssystems mit einer Zentralbremse 9 erfolgen kann. Auf eine detaillierte Darstellung von aus dem Stand der Technik bekannter Komponenten des Bremssystems, wie einer Bremspedalerie oder einem ABS Aktor, wird der Übersicht halber verzichtet.The following exemplary embodiments show advantageous variants of how such a division of the braking system with a central brake 9 can take place. For the sake of clarity, components of the brake system known from the prior art, such as brake pedals or an ABS actuator, are not detailed.

In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen ist die Zentralbremse 9 analog zu 1 beispielhaft an der Rotorwelle 11 dargestellt, kann aber an jedem anderen Ort an der E-Achse 2 angeordnet sein, wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen gezeigt.In the following exemplary embodiments, the central brake 9 is analogous to 1 shown by way of example on the rotor shaft 11, but can be arranged at any other location on the E-axis 2, as shown in the previous exemplary embodiments.

In 11 ist schematisch eine mögliche Aufteilung des Bremssystems gezeigt, bei der die zwei Vorderradbremsen und die Zentralbremse 9 hydraulisch betätigt werden, dabei sind die beiden Vorderradbremsen über einen ersten Bremskreis 21 und die Zentralbremse 9 über einen zweiten Bremskreis 22 mit einem Bremskraftverstärker 23 verbunden. Beim Ausfall des ersten Bremskreises 21 steht damit aber nur noch ein deutlich verringertes durch die Zentralbremse 9 erzeugtes Bremsmoment zur Verfügung.In 11 a possible division of the brake system is shown schematically, in which the two front wheel brakes and the central brake 9 are hydraulically actuated, the two front wheel brakes being connected to a brake booster 23 via a first brake circuit 21 and the central brake 9 via a second brake circuit 22. If the first brake circuit 21 fails, however, only a significantly reduced braking torque generated by the central brake 9 is available.

Gemäß der Ausführung in 12 sind die beiden Vorderradbremsen jeweils separaten hydraulischen Bremskreisen 21, 22 zugeordnet. Beide Bremskreise 21, 22 schließen zudem jeweils die Zentralbremse 9 ein, welche dazu zwei voneinander unabhängige Bremskolben aufweist. Hierdurch steht beim Ausfall eines der beiden Bremskreise ein höheres Restbremsmoment zur Verfügung, als wenn, wie bei der vorhergehenden Variante, der Bremskreis der Vorderachse ausfällt. Nachteile dieser Lösung sind ein erhöhter Teileaufwand, sowie beim Ausfall eines Bremskreises eine Asymmetrie des Bremsmomentes um die Fahrzeug-Längsachse, so dass ggf. über einen Lenkeingriff einer Fahrzeugdrehung entgegengewirkt werden muss.According to the implementation in 12 the two front wheel brakes are each assigned to separate hydraulic brake circuits 21, 22. Both brake circuits 21, 22 also each include the central brake 9, which has two independent brake pistons for this purpose. As a result, if one of the two brake circuits fails, a higher residual braking torque is available than if the brake circuit on the front axle fails, as in the previous variant. Disadvantages of this solution are an increased outlay on parts and the failure of one Brake circuit an asymmetry of the braking torque about the vehicle's longitudinal axis, so that it may be necessary to counteract a rotation of the vehicle via a steering intervention.

Ein asymmetrisches Bremsmoment beim Ausfall eines Bremskreises wird vermieden, wenn auch die Vorderradbremsen jeweils zwei Bremskolben aufweisen, welche jeweils den beiden voneinander unabhängigen Bremskreisen zugeordnet sind. Dies ist jedoch eine kostenintensive Lösung.An asymmetrical braking torque in the event of a brake circuit failure is avoided if the front wheel brakes each have two brake pistons, which are each assigned to the two brake circuits that are independent of one another. However, this is an expensive solution.

13 zeigt eine weitere Ausführung, bei der die Vorderradbremsen über jeweils einen separaten hydraulischen Bremskreis 21, 22 angesteuert werden. Die Zentralbremse 9 ist in diesem Fall nicht mit den Vorderradbremsen verbundenen Bremskraftverstärker 23 über eine Hydraulikleitung verbunden, sondern in einem weiteren separaten Bremskreis mit einem autarken Hinterachsenbremsaktor 26 verbunden der in der E-Achse 2 integriert angeordnet ist. Dieser kann als elektrohydraulischer oder elektromechanischer Bremsaktor ausgeführt sein, der die Steuerinformation vorteilhaft über einen Datenbus 25 des PKW 1 erhält. 13 shows a further embodiment in which the front wheel brakes are each controlled via a separate hydraulic brake circuit 21, 22. In this case, the central brake 9 is not connected via a hydraulic line to the brake booster 23 connected to the front wheel brakes, but is connected in a further separate brake circuit to an autonomous rear axle brake actuator 26 which is integrated into the E-axis 2 . This can be designed as an electrohydraulic or electromechanical brake actuator, which advantageously receives the control information via a data bus 25 of the car 1 .

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuerelektronik des Hinterachsenbremsaktor 24 in die Leistungselektronik 4 integriert ist. Dadurch ist eine kostengünstige Ausführung möglich, da für die Steuerelektronik kein separates Gehäuse benötigt wird. Zudem ist dadurch eine optimale Abstimmung der Längsdynamikfunktionen Antreiben und Bremsen, insbesondere auch der Kombination aus Rekuperationsbremsung des E-Motors 5 und unterstützender Reibbremsung der Zentralbremse 9 besonders einfach umzusetzen.It is particularly advantageous if the control electronics of the rear axle brake actuator 24 are integrated into the power electronics 4 . This enables a cost-effective design, since no separate housing is required for the control electronics. In addition, this makes it particularly easy to implement optimal coordination of the longitudinal dynamic functions of driving and braking, in particular also the combination of regenerative braking of the electric motor 5 and supporting friction braking of the central brake 9 .

Analog zu der in 13 gezeigten Schema ist es selbstverständlich auch möglich, die beiden Vorderradbremsen mit einer separaten elektrohydraulischen oder elektromechanischen Betätigung auszustatten. Damit wäre dann ein vollständiges „brake by wire“ - Konzept umgesetzt.Analogous to the in 13 In the scheme shown, it is of course also possible to equip the two front wheel brakes with separate electro-hydraulic or electro-mechanical actuation. A complete "brake by wire" concept would then be implemented.

Zur Umsetzung einer Parkbremsfunktion gibt es bei einem Bremssystem mit einer Zentralbremse 9 zwei sinnvolle Varianten.There are two sensible variants for implementing a parking brake function in a braking system with a central brake 9 .

Es können die beiden Vorderradbremsen jeweils mit einer elektrischen Parkbremse ausgestattet sein, was nicht in den Zeichnungen dargestellt ist.The two front wheel brakes can each be equipped with an electric parking brake, which is not shown in the drawings.

Vorteilhafter ist, wie in 14 dargestellt, wenn die Parkbremsfunktion ebenfalls in die E-Achse 2 integriert ist. Der mit der Zentralbremse 9 verbundene Hinterachsenbremsaktor 26 ist dabei so ausgeführt, dass er auch bei längerem Fahrzeug-Stillstand ein notwendiges Bremsmoment bereitstellt. Die Funktion der elektrischen Parkbremse ist somit in die Zentralbremse 9 integriert. Da zwischen der Zentralbremse 9 und den Hinterrädern 3 das Differenzialgetriebe 7 angeordnet ist, könnte der PKW jedoch wegrollen, wenn beispielsweise eines der Hinterräder 3 zum Reifenwechsel angehoben wird. Aus diesem Grund ist diese Variante nur in Kombination mit einer Differenzialsperre 27 sinnvoll. Um die Parkbremsfunktion darstellen zu können, kann diese Differenzialsperre 27 aber sehr einfach, beispielsweise als schaltbare formschlüssige Verbindung, ausgeführt sein.It is more advantageous, as in 14 shown when the parking brake function is also integrated in the E-axis 2. The rear axle brake actuator 26 connected to the central brake 9 is designed in such a way that it provides the necessary braking torque even when the vehicle is stationary for a long time. The function of the electric parking brake is thus integrated into the central brake 9. However, since the differential gear 7 is arranged between the central brake 9 and the rear wheels 3, the car could roll away if, for example, one of the rear wheels 3 is lifted to change a tire. For this reason, this variant only makes sense in combination with a differential lock 27 . In order to be able to represent the parking brake function, this differential lock 27 can be designed very simply, for example as a switchable positive connection.

Die Anordnung der Zentralbremse 9 in der E-Achse 2 stellt auch besondere Anforderungen an den Übertragungspfad zwischen der Zentralbremse 9 und den Hinterrädern 3 dar, welcher deutlich länger ist als bei konventionellen Hinterradbremsen.The arrangement of the central brake 9 in the E-axis 2 also places special demands on the transmission path between the central brake 9 and the rear wheels 3, which is significantly longer than with conventional rear wheel brakes.

Die Auslegung der Bauteile auf die maximal möglichen Bremsmomente mit entsprechenden Sicherheiten versteht sich von selbst. Für eine gute Systemperformance, Fahrkomfort und Sicherheit ist es besonders vorteilhaft, wenn die beiden Seitenwellen 8, 18 eine ähnliche, insbesondere gleiche Steifigkeit aufweisen. Bei unterschiedlicher Länge der Seitenwellen 8, 18 kann dies durch unterschiedliche Querschnitte kompensiert werden. Zudem ist es vorteilhaft, die Seitenwellen 8, 18 möglichst steif auszuführen, um einerseits den Verdrehwinkel bei einer Vollbremsung gering zu halten und andererseits dynamische Effekte durch hohe Drehmomentgradienten an der Zentralbremse 9, insbesondere auch bei einem ABS Eingriff zu begrenzen. Die Seitenwellen 8, 18 stellen bei Elektrofahrzeugen die wesentliche Steifigkeit des Antriebsstrangs dar. Der E-Motor 5 und im vorliegenden Fall die Zentralbremse 9 bilden das wesentliche Massenträgheitsmoment in Bezug auf die Eigenfrequenz des Antriebssystems. Um die Anregung von Resonanzen durch die Zentralbremse 9, insbesondere bei ABS Bremsungen zu vermeiden, sind das Antriebssystem und das Bremssystem vorteilhaft so auszulegen, dass der Quotient aus Eigenfrequenz des Antriebssystems und die ABS-Regelfrequenz nicht die Werte 0,5, 1, 0,75 oder 2 annimmt. Insbesondere ist ein Abstand von mindestens 0,05 von diesen Verhältniswerten einzuhalten. Besonders vorteilhaft ist es beispielsweise, wenn ein Verhältnis von Antriebssystem-Eigenfrequenz und Bremsen-Regelfrequenz im Bereich von 0,6-0,7 eingestellt wird.The design of the components for the maximum possible braking torques with corresponding safety is self-evident. For good system performance, driving comfort and safety, it is particularly advantageous if the two side shafts 8, 18 have a similar, in particular the same, rigidity. With different lengths of the side shafts 8, 18, this can be compensated for by different cross sections. In addition, it is advantageous to design side shafts 8, 18 to be as stiff as possible, in order to keep the twisting angle low during emergency braking and to limit dynamic effects due to high torque gradients on central brake 9, especially when ABS is engaged. The side shafts 8, 18 represent the main rigidity of the drive train in electric vehicles. The electric motor 5 and in the present case the central brake 9 form the main mass moment of inertia in relation to the natural frequency of the drive system. In order to avoid the excitation of resonances by the central brake 9, in particular in the case of ABS braking, the drive system and the brake system are advantageously designed in such a way that the quotient of the natural frequency of the drive system and the ABS control frequency does not have the values 0.5, 1, 0, 75 or 2 assumes. In particular, a distance of at least 0.05 from these ratio values must be maintained. It is particularly advantageous, for example, if a ratio of the natural frequency of the drive system and the control frequency of the brakes is set in the range of 0.6-0.7.

Es sind verschiedene Ausführungen der Zentralbremse 9 möglich, insbesondere als trockenlaufende Trommel- bzw. Scheibenbremse oder als nasslaufende Lamellenbremse 19. Besonders vorteilhaft ist dabei die Ausführung als trockenlaufende Scheibenbremse, da diese ein Optimum aus geringem Schleppmoment, hoher Drehmoment-Übertragungsfähigkeit in Bezug auf den notwendigen radialen Bauraum und Regelbarkeit darstellt.Various designs of the central brake 9 are possible, in particular as a dry-running drum or disk brake or as a wet-running multi-disc brake 19. The design as a dry-running disk brake is particularly advantageous, since this offers an optimum of low drag torque, high torque transmission capacity in relation to the necessary radial installation space and controllability.

Eine Sonderstellung nimmt die Ausführung der Zentralbremse 9 als Wirbelstrombremse ein. Das maximale Drehmoment einer Wirbelstrombremse ist abhängig von der Drehzahl bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit. Deshalb ist es besonders vorteilhaft, die Wirbelstrombremse auf einer Welle mit möglichst hoher Drehzahl anzuordnen, sprich der Rotorwelle oder einer Zwischenwelle, um eine vergleichsweise bessere Wirkung zu erhalten. Ein Vorteil der Kombination aus E-Motor 5 und Wirbelstrombremse liegt darin, dass im niedrigen Geschwindigkeitsbereich, in dem die Wirbelstrombremse weniger Bremsmoment stellen kann, der E-Motor 5 sein maximales Drehmoment zum Bremsen bzw. Rekuperieren einbringen kann. Im hohen Drehzahlbereich ist es genau gegensätzlich. Auch stellt bei dieser Kombination die aktuell mögliche Ladeleistung der Batterie keine Begrenzung der Generatorleistung dar, da die vom im Generatorbetrieb arbeitenden E-Motor 5 gewandelte Energie direkt in der Wirbelstrombremse umgesetzt werden kann.The design of the central brake 9 as an eddy current brake occupies a special position. The maximum torque of an eddy current brake depends on the engine speed or vehicle speed. It is therefore particularly advantageous to arrange the eddy current brake on a shaft with the highest possible speed, i.e. the rotor shaft or an intermediate shaft, in order to obtain a comparatively better effect. An advantage of the combination of electric motor 5 and eddy current brake is that in the low speed range in which the eddy current brake can provide less braking torque, electric motor 5 can bring in its maximum torque for braking or recuperation. In the high speed range it is exactly the opposite. Also, with this combination, the currently possible charging power of the battery does not limit the generator power, since the energy converted by the electric motor 5 working in generator mode can be converted directly in the eddy current brake.

Um die Zentralbremse 9 möglichst klein bauen zu können und damit deren Integration in die E-Achse 2 zu erleichtern, ist es sinnvoll, einen möglichst hohen Anteil des Bremsmoments für die Hinterräder 3 durch ein negatives Drehmoment des E-Motors 5 als Motorbremsung bereit zu stellen.In order to be able to build the central brake 9 as small as possible and thus facilitate its integration into the electric axle 2, it makes sense to provide the highest possible proportion of the braking torque for the rear wheels 3 through a negative torque of the electric motor 5 as engine braking .

Eine optimale Voraussetzung für eine optimale Koordination beider Bremsvarianten bietet die Topologie nach 13, bei der die E-Achse 2 über den Datenbus 25 auf elektronischem Weg vom Fahrzeug die Bremsanforderung erhält. Ein internes Steuergerät der E-Achse 2 stellt dann die situationsabhängig optimale Aufteilung zwischen Motorbremsung und Reibbremsung durch die Zentralbremse 9 ein, wobei Faktoren wie Batterieladezustand, Temperatur von Batterie, E-Motor 5, Leistungselektronik 4 und Bremsscheibe 13 (erfasst über Sensoren oder Rechenmodelle), Fahrzeuggeschwindigkeit, bisheriges Fahrerverhalten sowie Streckeninformationen ausgewertet werden.The topology offers an optimal prerequisite for an optimal coordination of both braking variants 13 , in which the E-axle 2 receives the braking request electronically from the vehicle via the data bus 25 . An internal control unit of the e-axle 2 then adjusts the optimal distribution between engine braking and friction braking by the central brake 9, depending on the situation, with factors such as the battery charge level, temperature of the battery, e-motor 5, power electronics 4 and brake disc 13 (recorded via sensors or calculation models) , vehicle speed, previous driver behavior and route information are evaluated.

In Situationen, in denen der Zustand der Fahrzeugbatterie keine hinreichend hohe Ladeleistung zulässt, kann ein für die Auslegung der Zentralbremse 9 angesetzter Mindest-Bremsanteil des E-Motors 5 auch dadurch sichergestellt werden, dass der erzeugte Strom über einen Lastwiderstand in Wärme umgewandelt wird, oder der E-Motor 5 durch die Art der Ansteuerung gezielt in einen schlechten Wirkungsgrad versetzt wird und somit selbst einen erhöhten Anteil an Wärmeenergie aufnimmt.In situations in which the condition of the vehicle battery does not permit a sufficiently high charging power, a minimum braking component of the electric motor 5 set for the design of the central brake 9 can also be ensured by converting the electricity generated into heat via a load resistor, or the electric motor 5 is deliberately put into poor efficiency by the type of control and thus itself absorbs an increased proportion of thermal energy.

Um die verschiedenen Systemkomponenten zu schützen, wird vorgeschlagen, über ein Rechenmodell den thermischen Zustand des E-Motors 5, der Leistungselektronik 4 und der Zentralbremse 9 zu überwachen und eine modellbasierte Vorausschau für die Temperaturen zu implementieren. Über einen Eingriff in das Antriebsmoment kann dann verhindert werden, dass der PKW in einen Geschwindigkeitsbereich beschleunigt wird, aus dem er nicht ohne die Überschreitung einer kritischen Temperaturgrenze sicher wieder abgebremst werden könnte.In order to protect the various system components, it is proposed to use a calculation model to monitor the thermal state of the electric motor 5, the power electronics 4 and the central brake 9 and to implement a model-based forecast for the temperatures. An intervention in the drive torque can then prevent the car from being accelerated to a speed range from which it could not be safely braked again without exceeding a critical temperature limit.

Eine besondere Herausforderung stellt die Bereitstellung einer adäquaten Fahrstabilitätsregelung dar, wenn die Hinterräder 3 der Hinterachse nicht radselektiv gebremst werden können.A particular challenge is the provision of adequate driving stability control when the rear wheels 3 of the rear axle cannot be braked wheel-selectively.

Im Fall der ABS Regelung kommt deshalb vorzugsweise eine sogenannte „select low“ Regelstrategie zum Einsatz, bei der der optimale Schlupf der Hinterräder mit dem niedrigsten Haftwert zur Straße für die Seitenwellen 8, 18 eingestellt wird. Nach dem Stand der Technik wird die Schlupfdrehzahl über Drehzahlsensoren an den jeweiligen Rädern gemessen. Dies ist auch bei dem vorliegenden System mit Zentralbremse 9 möglich. Alternativ kann auch auf die Drehzahlsensoren der Seitenwellen 8, 18 verzichtet werden und auf Basis der Sensordaten der Vorderräder sowie der Drehzahl des E-Motors 5, welche über den Rotorlagesensor genau bekannt ist, die Bremsenregelung vorgenommen werden.In the case of ABS control, a so-called “select low” control strategy is therefore preferably used, in which the optimum slip of the rear wheels with the lowest adhesion value to the road for the side shafts 8, 18 is set. According to the prior art, the slip speed is measured by speed sensors on the respective wheels. This is also possible with the present system with a central brake 9 . Alternatively, the speed sensors of the side shafts 8, 18 can also be dispensed with and the brake control can be carried out on the basis of the sensor data of the front wheels and the speed of the electric motor 5, which is precisely known via the rotor position sensor.

Eine Antriebsschlupfregelung ist bei dem vorgestellten Konzept nur in dem Umfang möglich, wie das Antriebsmoment des E-Motors 5 auf einen Wert begrenzt wird, der das angetriebene Hinterrad 3 mit den ungünstigsten Reibverhältnissen nicht zum Durchdrehen bringt. Aufgrund der guten und sehr flinken Regelbarkeit des E-Motors 5 ist dies besser möglich, als bei einem Verbrennungsmotor. Alternativ kann über eine Differenzialsperre 27 bei niedriger Geschwindigkeit auch ein Anfahren mit höherem Drehmoment bei stark unterschiedlichen Reibwerten an den Antriebsrädern ermöglicht werden.In the concept presented, traction control is only possible to the extent that the drive torque of the electric motor 5 is limited to a value that does not cause the driven rear wheel 3 with the most unfavorable friction conditions to spin. Due to the good and very nimble controllability of the electric motor 5, this is better possible than with an internal combustion engine. Alternatively, a differential lock 27 can also be used at low speeds to start off with a higher torque when the friction coefficients on the drive wheels are very different.

Eine weitere Herausforderung bei der Gestaltung von Bremsen besteht in dem Abführen der in Wärme umgewandelten Bremsenergie. Nach dem Stand der Technik sind verschiedene Konzepte für Luft- und Flüssigkeitskühlungen bekannt. Im Fall der Integration einer Zentralbremse 9 in die E-Achse 2 kann es vorteilhaft sein, dasselbe Kühlmedium zu nutzen wie für den E-Motor 5. Besonders sinnvoll ist dies bei einem luftgekühlten E-Motor 5, da hier das Kühlmedium Luft nicht zirkuliert, sondern an die Umwelt abgegeben wird. Die Idee besteht somit darin, die Zentralbremse 9 an der letzten Stelle in den Kühlluftpfad des E-Motor 5 einzubeziehen. Dadurch wird das Kühlsystem, welches primär die Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs kühlen muss, nicht durch die Bremswärme zusätzlich belastet.Another challenge when designing brakes is how to dissipate the braking energy that has been converted into heat. Various concepts for air and liquid cooling are known in the prior art. If a central brake 9 is integrated into the electric axle 2, it can be advantageous to use the same cooling medium as for the electric motor 5. This is particularly useful with an air-cooled electric motor 5, since the cooling medium air does not circulate here. but is released into the environment. The idea is therefore to include the central brake 9 at the last point in the cooling air path of the electric motor 5. As a result, the cooling system, which primarily has to cool the components of the electric drive train, is not additionally burdened by the braking heat.

In 15 ist schematisch ein Kühlkonzept gezeigt, bei dem die Kühlluft des E-Motors 5 auch zur aktiven Kühlung der Zentralbremse 9 genutzt wird. Von einem Lüfter 28 aus wird die Kühlluft über entsprechende Führungskanäle zuerst in den E-Motor 5 geleitet, da die zulässige Maximaltemperatur des E-Motors 5 geringer ist als die der Zentralbremse 9. Vom Austritt aus dem E-Motor 5 wird die Kühlluft zur Zentralbremse 9 geführt, um diese zu kühlen, bevor sie in die Umwelt austritt.In 15 a cooling concept is shown schematically, in which the cooling air of the electric motor 5 is also used for the active cooling of the central brake 9 . From a fan 28, the cooling air is first fed into the electric motor 5 via appropriate ducts, since the permissible maximum temperature of the electric motor 5 is lower than that of the central brake 9. From the outlet of the electric motor 5, the cooling air becomes the central brake 9 out to cool them before they escape into the environment.

In 16 ist schematisch eine weitere Umsetzung eines Kühlkonzepts dargestellt. Hier wird die vom Lüfter 28 angesaugte Kühlluft zunächst in eine Verzweigung 29 geleitet, in welcher der Luftstrom je nach Bedarf auf zwei Pfade aufgeteilt werden kann. Der erste Pfad führt durch den E-Motor 5 und der zweite Pfad führt direkt zur Zentralbremse 9, so dass dieser, im Vergleich zum vorgenannten Kühlkonzept, kühlere Luft zur Verfügung gestellt werden kann, die nicht bereits durch den E-Motor 5 vorgewärmt wurde. Hinter der Zentralbremse 9 ist zur Reduzierung der Feinstaub-Emission ein Partikelfilter 30 angeordnet. Dahinter befindet sich eine weitere Verzweigung 31, von der aus ein Teil der Luft in Richtung Batterie 32 abgezweigt wird, womit diese mit der Abwärme des E-Motors 5 und der Zentralbremse 9 schneller auf Betriebstemperatur erwärmt wird. Anstatt bzw. zusätzlich zur Batterie 32 kann mit der erwärmten Luft auch der Fahrgastraum geheizt werden.In 16 a further implementation of a cooling concept is shown schematically. Here the cooling air sucked in by the fan 28 is first directed into a branch 29 in which the air flow can be divided into two paths as required. The first path leads through the electric motor 5 and the second path leads directly to the central brake 9, so that, compared to the aforementioned cooling concept, cooler air can be made available that has not already been preheated by the electric motor 5. A particle filter 30 is arranged behind the central brake 9 in order to reduce fine dust emissions. Behind this is another branch 31, from which part of the air is branched off in the direction of the battery 32, which means that it is heated more quickly to operating temperature with the waste heat from the electric motor 5 and the central brake 9. Instead of or in addition to the battery 32, the passenger compartment can also be heated with the heated air.

Analog zur Luftkühlung kann die Grundidee auch auf Flüssigkeitskühlsysteme angewandt werden, nur, dass hier das Kühlmedium im System zirkuliert.Analogously to air cooling, the basic idea can also be applied to liquid cooling systems, only here the cooling medium circulates in the system.

Die verschiedenen dargelegten Ausführungen für die Zentralbremse 9, die Möglichkeiten deren Anordnung entlang der E-Achse 2, die Variationen der Ausbildung der Bremskreise 21, 22, die verschiedenen Konzepte der Kühlung, die Möglichkeiten der Kombinationen mit einer Parkbremse und die Möglichkeiten der Steuerung der Bremsleistung der Zentralbremse 9 lassen sich untereinander kombinieren und sind nicht auf die konkret aufgezeigten Lösungen beschränkt.The various designs presented for the central brake 9, the options for arranging it along the E-axis 2, the variations in the design of the brake circuits 21, 22, the different cooling concepts, the options for combining with a parking brake and the options for controlling the braking power of the central brake 9 can be combined with one another and are not limited to the solutions specifically shown.

Bezugszeichenlistereference list

11
PKWcar
22
E-AchseE axis
33
Hinterradrear wheel
44
Leistungselektronikpower electronics
55
E-Motorelectric motor
66
Übersetzungsgetriebetransmission gear
77
Differenzialgetriebedifferential gear
88th
erste Seitenwellefirst side wave
99
Zentralbremsecentral brake
1010
E-Achsen-GehäuseE-axis housing
1111
Rotorwellerotor shaft
1212
Zwischenwelleintermediate shaft
1313
Bremsscheibebrake disc
1414
Bremssattelcaliper
1515
Bremsen-Gehäusebrake housing
1616
Differenzialeingangdifferential input
1717
Zahnradgear
1818
zweite Seitenwellesecond side wave
1919
Lamellenbremsedisk brake
2020
Stegweb
2121
erster Bremskreisfirst brake circuit
2222
zweiter Bremskreissecond brake circuit
2323
Bremskraftverstärkerbrake booster
2525
Datenbusdata bus
2626
Hinterachsenbremsaktorrear axle brake actuator
2727
Differenzialsperredifferential lock
2828
LüfterFan
2929
Verzweigungbranch
3030
Partikelfilterparticle filter
3131
weitere Verzweigungfurther branching
3232
Batteriebattery

Claims (11)

Personenkraftwagen (1) mit elektrischem Heckantrieb, mit einem Antriebsystem, enthaltend eine Leistungselektronik (4), einen E-Motor (5), ein Übersetzungsgetriebe (6) und ein Differenzialgetriebe (7), gemeinsam eine E-Achse (2) bildend, und zwei mit dem Differenzialgetriebe (7) verbundene Seitenwellen (8, 18) an deren freien Enden jeweils ein Hinterrad (3) angebracht ist, und einem Bremssystem, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem eine Zentralbremse (9) aufweist, die innerhalb der E-Achse (2) zwischen dem E-Motor (5) und dem Differenzialgetriebe (7) wirkend angeordnet ist.Passenger car (1) with electric rear-wheel drive, with a drive system containing power electronics (4), an electric motor (5), a transmission gear (6) and a differential gear (7), together forming an electric axle (2), and two side shafts (8, 18) connected to the differential gear (7), at the free ends of which a rear wheel (3) is attached in each case, and a braking system, characterized in that the braking system has a central brake (9) which is inside the E-axis (2) is arranged to act between the electric motor (5) and the differential gear (7). Personenkraftwagen (1) mit elektrischem Heckantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralbremse (9) eine Scheibenbremse mit einer Bremsscheibe (13) und einem Bremssattel (14) ist.Passenger cars (1) with electric rear-wheel drive claim 1 , characterized in that the central brake (9) is a disc brake with a brake disc (13) and a brake caliper (14). Personenkraftwagen (1) mit elektrischem Heckantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (13) durch ein Zahnrad des Übersetzungsgetriebes (6) gebildet ist.Passenger cars (1) with electric rear-wheel drive claim 2 , thereby identified characterized in that the brake disc (13) is formed by a gear of the transmission gear (6). Personenkraftwagen (1) mit elektrischem Heckantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (13) auf einer Rotorwelle (11) des E-Motors (5), einer Zwischenwelle (12) des Übersetzungsgetriebes (6) oder einem Differenzialeingang (16) des Differenzialgetriebes (7) angeordnet ist.Passenger cars (1) with electric rear-wheel drive claim 2 , characterized in that the brake disc (13) is arranged on a rotor shaft (11) of the electric motor (5), an intermediate shaft (12) of the transmission (6) or a differential input (16) of the differential gear (7). Personenkraftwagen (1) mit elektrischem Heckantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralbremse (9) eine Lamellenbremse (19) ist, die an einem Differenzialeingang (16) des Differenzialgetriebes (7) angeordnet ist.Passenger cars (1) with electric rear-wheel drive claim 1 , characterized in that the central brake (9) is a disk brake (19) which is arranged on a differential input (16) of the differential gear (7). Personenkraftwagen (1) mit elektrischem Heckantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem zwei Bremskreise (21, 22) aufweist, die jeweils eine von zwei Vorderradbremsen und die Zentralbremse (9) einschließen.Passenger cars (1) with electric rear-wheel drive claim 1 , characterized in that the braking system has two brake circuits (21, 22), each including one of two front wheel brakes and the central brake (9). Personenkraftwagen (1) mit elektrischem Heckantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem zwei Bremskreise (21, 22) aufweist, von denen jeweils beide zwei Vorderradbremsen und die Zentralbremse (9) einschließen, wobei die Vorderradbremsen und die Zentralbremse jeweils zwei Bremskolben aufweisen.Passenger cars (1) with electric rear-wheel drive claim 1 , characterized in that the braking system has two brake circuits (21, 22), both of which include two front wheel brakes and the central brake (9), the front wheel brakes and the central brake each having two brake pistons. Personenkraftwagen (1) mit elektrischem Heckantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem zwei Bremskreise (21, 22) aufweist, die jeweils eine von zwei Vorderradbremsen einschließen und wobei ein weiterer Bremskreis vorhanden ist, mit der Zentralbremse (9) und einem Hinterachsenbremsaktor (26), der in der E-Achse (2) integriert angeordnet ist.Passenger cars (1) with electric rear-wheel drive claim 1 , characterized in that the brake system has two brake circuits (21, 22), each including one of two front wheel brakes and with a further brake circuit being present, with the central brake (9) and a rear axle brake actuator (26), which is in the E-axis (2) is arranged in an integrated manner. Personenkraftwagen (1) mit elektrischem Heckantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seitenwelle (8) und die zweite Seitenwelle (18) eine gleiche Steifigkeit aufweisen.Passenger cars (1) with electric rear-wheel drive claim 1 , characterized in that the first side shaft (8) and the second side shaft (18) have the same rigidity. Personenkraftwagen (1) mit elektrischem Heckantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralbremse (9) eine Wirbelstrombremse ist, die entweder auf der Rotorwelle (11) des E-Motors (5) oder einer Zwischenwelle (12) des Übersetzungsgetriebes (6) angeordnet ist.Passenger cars (1) with electric rear-wheel drive claim 1 , characterized in that the central brake (9) is an eddy current brake, which is arranged either on the rotor shaft (11) of the electric motor (5) or an intermediate shaft (12) of the transmission (6). Personenkraftwagen (1) mit elektrischem Heckantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die E-Achse (2) ein internes Steuergerät enthält, das dazu ausgelegt ist, eine Aufteilung einer notwendigen Bremsleistung auf eine Motorbremsung durch den E-Motor (5) und eine Reibbremsung durch die Zentralbremse (9) zu steuern.Passenger cars (1) with electric rear-wheel drive claim 8 , characterized in that the E-axle (2) contains an internal control unit which is designed to control a division of a necessary braking power between motor braking by the electric motor (5) and friction braking by the central brake (9).
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