DE102022000515B4 - Elektrisches Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs für Ein- und Zweimotorenbetrieb und Torque-Vectoring- Funktion - Google Patents

Elektrisches Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs für Ein- und Zweimotorenbetrieb und Torque-Vectoring- Funktion Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten elektrischen Maschine (16) mit einem ersten Rotor (20), mit einer zweiten elektrischen Maschine (24) mit einem zweiten Rotor (28), und mit einem Planetengetriebe (30), welches einen ersten Planetenradsatz (32), einen zweiten Planetenradsatz (32), eine erste Eingangswelle (36), eine zweite Eingangswelle (38), eine erste Ausgangswelle (40) und eine zweite Ausgangswelle (42) aufweist, wobei die erste Eingangswelle (36) dazu ausgebildet ist, von der ersten elektrischen Maschine (16) ausgehende, erste Drehmomente in das Planetengetriebe (30) einzuleiten, die zweite Eingangswelle (38) dazu ausgebildet ist, von der zweiten elektrischen Maschine (24) ausgehende, zweite Drehmomente in das Planetengetriebe (30) einzuleiten, die erste Ausgangswelle (40) dazu ausgebildet ist, dritte Drehmomente aus dem Planetengetriebe (30) auszuleiten, und die zweite Ausgangswelle (42) dazu ausgebildet ist, vierte Drehmomente aus dem Planetengetriebe (30) auszuleiten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Der US 2015 / 0 065 282 A1 ist ein elektrisches Antriebssystem mit zwei elektrischen Maschinen, die an ein Planetengetriebe angebunden sind, als bekannt zu entnehmen. Mit dem gezeigten elektrischen Antriebssystem kann eine Torque-Vectoring-Funktion realisiert werden.
  • Antriebssysteme mit Torque-Vectoring-Funktion sind ferner aus der US 8 012 057 B2 , der KR 10 2021 0 035 967 A und der JP 2001- 39 179 A bekannt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass eine besonders gute Fahrbarkeit und eine besonders kompakte Bauweise realisiert werden können. Insbesondere soll ein Torque-Vectoringfähiger Achsantrieb mit zwei elektrischen Maschinen realisiert werden, bei welchem neben dem Torque-Vectoring-Betrieb auch ein ökonomischer Stadtbetrieb realisiert werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch ein elektrisches Antriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung betrifft ein auch als elektrische Antriebsvorrichtung bezeichnetes oder als elektrische Antriebsvorrichtung ausgebildetes, elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand das elektrische Antriebssystem aufweist und mittels des elektrischen Antriebssystems, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Insbesondere weist das Kraftfahrzeug beispielsweise in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei Achsen auf, welche in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnet sind. Die jeweilige Achse weist beispielsweise wenigstens oder genau zwei auch als Fahrzeugräder bezeichnete Räder auf, wobei vorzugsweise die Räder der jeweiligen Achse auf in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Die Räder sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Beispielsweise ist das elektrische Antriebssystem wenigstens einer der Achsen oder genau einer der Achsen zugeordnet, sodass beispielsweise die Räder zumindest oder genau einer der Achsen mittels des elektrischen Antriebssystems angetrieben werden können. Die mittels des elektrischen Antriebssystems antreibbaren Räder werden auch als Antriebsräder bezeichnet. Werden mittels des elektrischen Antriebssystems die Antriebsräder und somit das Kraftfahrzeug angetrieben, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Räder an dem Boden abgestützt ist, so wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, und die Räder rollen an dem Boden ab.
  • Das elektrische Antriebssystem weist eine erste elektrische Maschine mit einem ersten Rotor auf. Beispielsweise weist die erste elektrische Maschine einen ersten Stator auf, mittels welchem der erste Rotor antreibbar und dadurch um eine erste Maschinendrehachse relativ zu dem ersten Stator drehbar ist. Das elektrische Antriebssystem weist außerdem eine zweite elektrische Maschine auf, welche einen zweiten Rotor aufweist. Beispielsweise weist die zweite elektrische Maschine einen zweiten Stator auf, mittels welchem der zweite Rotor antreibbar und dadurch um eine zweite Maschinendrehachse relativ zu dem zweiten Stator drehbar ist. Das Antriebssystem weist außerdem wenigstens oder genau ein Planetengetriebe auf, welches einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz, eine erste Eingangswelle, eine zweite Eingangswelle, eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle aufweist. Die erste Eingangswelle ist dazu ausgebildet, von der ersten elektrischen Maschine, insbesondere von dem ersten Rotor, ausgehende, erste Drehmomente in das Planetengetriebe einzuleiten. Hierunter kann insbesondere verstanden werden, dass die erste elektrische Maschine, insbesondere über ihren ersten Rotor, die ersten Drehmomente bereitstellen kann, die über die erste Eingangswelle in das Planetengetriebe eingeleitet werden können. Hierdurch kann insbesondere das Planetengetriebe angetrieben werden. Die zweite Eingangswelle ist dazu ausgebildet, von der zweiten elektrischen Maschine, insbesondere von dem zweiten Rotor, ausgehende, zweite Drehmomente in das Planetengetriebe einzuleiten. Hierunter kann insbesondere verstanden werden, dass die zweite elektrische Maschine, insbesondere über ihren zweiten Rotor, die zweiten Drehmomente bereitstellen kann, die über die zweite Eingangswelle in das Planetengetriebe eingeleitet werden können, insbesondere unter Umgehung der ersten Eingangswelle. Hierdurch kann beispielsweise das Planetengetriebe angetrieben werden. Ferner ist es denkbar, dass die ersten Drehmomente über die erste Eingangswelle unter Umgehung der zweiten Eingangswelle in das Planetengetriebe eingeleitet werden können. Hierunter kann insbesondere Folgendes verstanden werden: Die von der ersten elektrischen Maschine, insbesondere von dem ersten Rotor, bereitstellbaren oder bereitgestellten, ersten Drehmomente verlaufen oder fließen beispielsweise auf ihrem Weg von der ersten elektrischen Maschine, insbesondere von dem ersten Rotor, in das Planetengetriebe nicht über die zweite Eingangswelle, mithin umgehen die ersten Drehmomente die zweite Eingangswelle, sodass beispielsweise die zweite Eingangswelle bezogen auf einen ersten Drehmomentenübertragungspfad, über welchen die von der ersten elektrischen Maschine, insbesondere von dem ersten Rotor, bereitgestellten, ersten Drehmomente von der ersten elektrischen Maschine, insbesondere von dem ersten Rotor, auf die erste Eingangswelle übertragen und über die erste Eingangswelle in das Planetengetriebe eingeleitet werden können, nicht in dem ersten Drehmomentenübertragungspfad oder zumindest nicht in dem ersten Drehmomentenübertragungspfad zwischen der ersten elektrischen Maschine und dem Planetengetriebe angeordnet ist. Entsprechendes gilt für die zweite elektrische Maschine und die zweiten Drehmomente. Die von der zweiten elektrischen Maschine, insbesondere von dem zweiten Rotor, bereitstellbaren oder bereitgestellten, zweiten Drehmomente verlaufen oder fließen beispielsweise auf ihrem Weg von der zweiten elektrischen Maschine, insbesondere von dem zweiten Rotor, in das Planetengetriebe nicht über die erste Eingangswelle, mithin umgehen die zweiten Drehmomente die erste Eingangswelle, sodass beispielsweise die erste Eingangswelle bezogen auf einen zweiten Drehmomentenübertragungspfad, über welchen die von der zweiten elektrischen Maschine, insbesondere von dem zweiten Rotor, bereitgestellten, zweiten Drehmomente von der zweiten elektrischen Maschine, insbesondere von dem zweiten Rotor, auf die zweite Eingangswelle übertragen und über die zweite Eingangswelle in das Planetengetriebe eingeleitet werden können, nicht in dem zweiten Drehmomentenübertragungspfad oder zumindest nicht in dem Drehmomentenübertragungspfad zwischen der zweiten elektrischen Maschine und dem Planetengetriebe angeordnet ist.
  • Die erste Ausgangswelle ist dazu ausgebildet, dritte Drehmomente aus dem Planetengetriebe auszuleiten. Beispielsweise resultieren die dritten Drehmomente aus den in das Planetengetriebe eingeleiteten, ersten Drehmomenten und/oder aus den in das Planetengetriebe eingeleiteten, zweiten Drehmomenten. Die zweite Ausgangswelle ist dazu ausgebildet, vierte Drehmomente aus dem Planetengetriebe auszuleiten, insbesondere unter Umgehung der ersten Ausgangswelle, wobei beispielsweise die vierten Drehmomente aus den in das Planetengetriebe eingeleiteten, ersten Drehmomenten und/oder aus den in das Planetengetriebe eingeleiteten, zweiten Drehmomenten resultieren. Insbesondere ist es denkbar, dass die erste Ausgangswelle dazu ausgebildet ist, die dritten Drehmomente unter Umgehung der zweiten Ausgangswelle aus dem Planetengetriebe auszuleiten.
  • Der erste Planetenradsatz weist ein drehfest mit dem ersten Rotor verbindbares, erstes Element, ein, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Ausgangswelle verbundenes, zweites Element und ein, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Ausgangswelle verbundenes, drittes Element auf. Das erste Element, das zweite Element und das dritte Element sind erste Getriebeelemente des ersten Planetenradsatzes oder werden auch als erste Getriebeelemente bezeichnet. Der zweite Planetenradsatz weist ein drehfest mit dem zweiten Rotor verbindbares, viertes Element und ein, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Element verbundenes, fünftes Element auf.
  • Um nun eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit und eine besonders kompakte Bauweise realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der zweite Planetenradsatz auch ein, insbesondere permanent, drehfest mit dem dritten Element verbundenes, sechstes Element aufweist. Das vierte Element, das fünfte Element und das sechste Element sind zweite Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes oder werden auch als zweite Getriebeelemente bezeichnet.
  • Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das elektrische Antriebssystem einen dritten Planetenradsatz aufweist. Vorzugsweise weist das elektrische Antriebssystem genau drei Planetenradsätze, nämlich den ersten Planetenradsatz, den zweiten Planetenradsatz und den dritten Planetenradsatz, auf. Der dritte Planetenradsatz weist ein drehfest mit dem ersten Element verbundenes oder verbindbares, siebtes Element, ein drehfest mit dem ersten Rotor oder dem zweiten Rotor verbindbares, achtes Element und ein drehfest mit dem vierten Element verbundenes oder verbindbares, neuntes Element auf. Das siebte Element, das achte Element und das neunte Element sind dritte Getriebeelemente des dritten Planetenradsatzes beziehungsweise werden auch als dritte Getriebeelemente bezeichnet. Insbesondere ist es denkbar, dass eines der ersten Getriebeelemente ein Sonnenrad, ein weiteres der ersten Getriebeelemente ein Hohlrad und ein wieder weiteres der ersten Getriebeelemente ein auch als Steg bezeichneter Planetenträger ist. Ferner ist es denkbar, dass eines der zweiten Getriebeelemente ein Sonnenrad, ein weiteres der zweiten Getriebeelemente ein Hohlrad und ein wieder weiteres der zweiten Getriebeelemente ein auch als Steg bezeichneter Planetenträger ist. Ferner ist es denkbar, dass eines der dritten Getriebeelemente ein Sonnenrad, ein weiteres der dritten Getriebeelemente ein Hohlrad und ein wieder weiteres der dritten Getriebeelemente ein auch als Steg bezeichneter Planetenträger ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung werden auch als Ordinalia bezeichnete Ordnungszahlwörter wie zum Beispiel „erster“, „erstes“, „zweiter“, „zweites“ etc. nicht notwendigerweise verwendet, um eine Anzahl oder Menge anzugeben oder zu implizieren, sondern um eindeutig auf Begriffe referenzieren zu können, denen die Ordnungszahlwörter zugeordnet sind beziehungsweise auf die sich die Ordnungszahlwörter beziehen. Daher kann ganz insbesondere Folgendes vorgesehen sein: Der erste Planetenradsatz weist beispielsweise ein erstes Sonnenrad, einen auch als erster Steg bezeichneten ersten Planetenträger und ein erstes Hohlrad auf. Das erste Sonnenrad, der erste Planetenträger und das erste Hohlrad sind beispielsweise die ersten Getriebeelemente des ersten Planetenradsatzes. Der zweite Planetenradsatz weist beispielsweise ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträger, welcher auch als zweiter Steg bezeichnet wird, und ein zweites Hohlrad auf. Das zweite Sonnenrad, der zweite Planetenträger und das zweite Hohlrad sind die zweiten Getriebeelemente. Beispielsweise weist der dritte Planetenradsatz ein drittes Sonnenrad, einen auch als dritter Steg bezeichneten, dritten Planetenträger und ein drittes Hohlrad auf. Das dritte Sonnenrad, der dritte Planetenträger und das dritte Hohlrad sind die dritten Getriebeelemente. Ein erstes der ersten Getriebeelemente wird auch als erstes Element bezeichnet beziehungsweise ist das zuvor genannte, erste Element, ein zweites der ersten Getriebeelemente des ersten Planetenradsatzes wird auch als zweites Element bezeichnet beziehungsweise ist das zuvor genannte, zweite Element, und ein drittes der ersten Getriebeelemente des ersten Planetenradsatzes wird auch als drittes Element bezeichnet beziehungsweise ist das zuvor genannte dritte Element. Ein erstes der zweiten Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes wird auch als viertes Element bezeichnet beziehungsweise ist das zuvor genannte, vierte Element, ein zweites der zweiten Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes wird auch als fünftes Element bezeichnet beziehungsweise ist das zuvor genannte, fünfte Element, und ein drittes der zweiten Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes wird auch als sechstes Element bezeichnet beziehungsweise ist das zuvor genannte, sechste Element. Ein erstes der dritten Getriebeelemente des dritten Planetenradsatzes wird auch als siebtes Element bezeichnet beziehungsweise ist das zuvor genannte, siebte Element, ein zweites der dritten Getriebeelemente des dritten Planetenradsatzes wird auch als achtes Element bezeichnet beziehungsweise ist das zuvor genannte, achte Element, und ein drittes der dritten Getriebeelemente des dritten Planetenradsatzes wird auch als neuntes Element bezeichnet beziehungsweise ist das zuvor genannte, neunte Element. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise das dritte Element und das sechste Element drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass die beiden Bauelemente koaxial zueinander angeordnet und derart miteinander verbunden sind, dass sie sich, insbesondere um eine gemeinsame Bauelementdrehachse und/oder relativ zu einem Gehäuseelement des Antriebssystems, mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen, insbesondere wenn die Bauelemente beziehungsweise eines der Bauelemente und insbesondere über das eine Bauelement das andere Bauelement angetrieben werden beziehungsweise wird. Mit anderen Worten ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung mit dem Begriff oder Ausdruck einer drehfesten Verbindung zweier drehbar gelagerter Bauelemente gemeint, dass die beiden Bauelemente koaxial zueinander angeordnet und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen. Ferner ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente permanent drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass diesen Bauelementen nicht etwa ein Schaltelement zugeordnet ist, welches zwischen einem Koppelzustand, in welchem die Bauelemente drehfest miteinander verbunden sind, und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem das Schaltelement eine insbesondere um die zuvor genannte Bauelementdrehachse erfolgende Relativdrehung zwischen den Bauelementen zulässt, sondern die Bauelemente sind immer beziehungsweise stets, das heißt permanent, drehfest miteinander verbunden. Des Weiteren ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise der zweite Rotor und das vierte Element, drehfest miteinander verbindbar sind, zu verstehen, dass diesen Bauelementen ein Schaltelement zugeordnet ist, welches zwischen einem Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist. In dem Koppelzustand sind die Bauelemente mittels des den Bauelementen zugeordneten Schaltelements drehfest miteinander verbunden. In dem Entkoppelzustand lässt das den Bauelementen zugeordnete Schaltelement eine insbesondere um die zuvor genannte Bauelementdrehachse erfolgende Relativdrehung zwischen den Bauelementen, denen das Schaltelement zugeordnet ist, zu.
  • Vorzugsweise sind die zweiten Getriebeelemente zusätzlich zu den ersten Getriebeelementen vorgesehen. Ferner sind vorzugsweise die dritten Getriebeelemente zusätzlich zu den zweiten Getriebeelementen und zusätzlich zu den ersten Getriebeelementen vorgesehen. Insbesondere dann, wenn das jeweilige, erste Getriebeelement nicht drehfest mit einer Gehäuseeinrichtung wie beispielsweise dem zuvor genannten Gehäuseelement des Antriebssystems verbunden ist, kann beispielsweise das jeweilige, erste Getriebeelement um eine erste Planetenradsatzdrehachse des ersten Planetenradsatzes relativ zu der Gehäuseeinrichtung, die beispielsweise das zuvor genannte Gehäuseelement ist, gedreht werden. Dementsprechend kann beispielsweise das jeweilige, zweite Getriebeelement insbesondere dann, wenn das jeweilige, zweite Getriebeelement nicht drehfest mit der Gehäuseeinrichtung verbunden ist, um eine zweite Planetenradsatzdrehachse des zweiten Planetenradsatzes relativ zu der Gehäuseeinrichtung gedreht werden. Dementsprechend kann beispielsweise das jeweilige, dritte Getriebeelement insbesondere dann, wenn das jeweilige, dritte Getriebeelement nicht drehfest mit der Gehäuseeinrichtung verbunden ist, um eine dritte Planetenradsatzdrehachse des dritten Planetenradsatzes relativ zu der Gehäuseeinrichtung gedreht werden. Es ist denkbar, dass wenigstens oder genau zwei der Planetenradsätze oder die drei Planetenradsätze koaxial zueinander angeordnet sind, sodass wenigstens oder genau zwei der Planetenradsatzdrehachsen oder alle drei Planetenradsatzdrehachsen zusammenfallen.
  • Um eine besonders kompakte und somit bauraumgünstige Bauweise des elektrischen Antriebssystems realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass eine erste Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes den gleichen Betrag sowie ein entgegengesetztes Vorzeichen im Vergleich zu einer zweiten Standübersetzung des zweiten Planetenradsatzes aufweist. Mit anderen Worten weist der erste Planetenradsatz eine erste Standübersetzung auf, und der zweite Planetenradsatz weist eine zweite Standübersetzung auf. Die Standübersetzungen der Planetenradsätze weisen den gleichen Betrag, mithin den gleichen, auch als Absolutwert bezeichneten Absolutbetrag auf, wobei die Standübersetzungen der Planetenradsätze jedoch unterschiedliche, mathematische Vorzeichen aufweisen. Somit weist beispielsweise eine der Standübersetzungen ein positives, mathematisches Vorzeichen (+) und die andere Standübersetzung ein negatives, mathematisches Vorzeichen (-) auf.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich zur Realisierung einer besonders kompakten Bauweise gezeigt, wenn die erste Standübersetzung einen Wert von -2 aufweist, das heißt -2 beträgt. Ferner hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die zweite Standübersetzung einen Wert von +2 aufweist, mithin +2 beträgt. Ganz vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass eine dritte Standübersetzung des dritten Planetenradsatzes einen Wert von zumindest im Wesentlichen 5/3 aufweist, mithin 5/3 beziehungsweise 1 2/3 oder 1,667 beträgt.
  • Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das zweite Element des ersten Planetenradsatzes der erste Planetenträger ist, welcher ganz vorzugsweise als ein Einfachplanetenträger mit ersten Planetenrädern ausgebildet ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die ersten Planetenräder drehbar an dem ersten Planetenträger gelagert sind, insbesondere derart, dass das jeweilige, erste Planetenrad um eine jeweilige, erste Planetenraddrehachse relativ zu dem ersten Planetenträger drehbar ist. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die ersten Planetenraddrehachsen parallel zueinander verlaufen und voneinander beabstandet sind. Insbesondere sind die ersten Planetenraddrehachsen in insbesondere um die erste Planetenradsatzdrehachse verlaufender, erster Umfangsrichtung des ersten Planetenradsatzes paarweise gleichmäßig voneinander beabstandet. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die ersten Planetenräder untereinander baugleich ausgebildet sind und insbesondere in axialer Richtung des ersten Planetenradsatzes auf der gleichen Höhe angeordnet sind und dabei auf der gleichen, ersten Höhe beginnen und auf der gleichen, zweiten Höhe enden, insbesondere in axialer Richtung des ersten Planetenradsatzes.
  • Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das fünfte Element des zweiten Planetenradsatzes der zweite Planetenträger ist, welcher ganz vorzugsweise als ein Doppelplanetenträger mit zweiten Planetenrädern und dritten Planetenrädern ausgebildet ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die zweiten Planetenräder und die dritten Planetenräder drehbar an dem zweiten Planetenträger gelagert sind, insbesondere derart, dass das jeweilige, zweite Planetenrad um eine jeweilige, zweite Planetenraddrehachse relativ zu dem zweiten Planetenträger drehbar ist, und dass das jeweilige, dritte Planetenrad um eine jeweilige, dritte Planetenraddrehachse relativ zu dem zweiten Planetenträger drehbar ist. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass die zweiten Planetenraddrehachsen parallel zueinander verlaufen und voneinander beabstandet sind,
  • Ferner ist es denkbar, dass die dritten Planetenraddrehachsen parallel zueinander verlaufen und voneinander beabstandet sind, insbesondere in zweiter Umfangsrichtung des zweiten Planetenradsatzes.
  • Vorzugsweise sind die zweiten Planetenräder baugleich. Ferner sind vorzugsweise die dritten Planetenräder baugleich. Beispielsweise verlaufen die dritten Planetenraddrehachsen parallel zu den zweiten Planetenraddrehachsen.
  • Somit sind beispielsweise die zweiten Planetenräder in axialer Richtung des zweiten Planetenradsatzes auf gleicher Höhe angeordnet, mithin beginnen und enden die zweiten Planetenräder in axialer Richtung des zweiten Planetenradsatzes betrachtet auf jeweiligen, gleichen Höhen. Alternativ oder zusätzlich sind beispielsweise die dritten Planetenräder in axialer Richtung des zweiten Planetenradsatzes auf gleicher Höhe angeordnet, sodass vorzugsweise die dritten Planetenräder in axialer Richtung des Planetenradsatzes betrachtet auf jeweiligen, gleichen Höhen beginnen und enden.
  • Dabei ist es insbesondere denkbar, dass sich das jeweilige zweite Planetenrad und das jeweilige dritte Planetenrad hinsichtlich ihrer Konstruktion voneinander unterscheiden.
  • Ferner ist es denkbar, dass das jeweilige, zweite Planetenrad und das jeweilige, dritte Planetenrad in axialer Richtung des Planetenradsatzes betrachtet auf gleichen oder unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, mithin auf der gleichen Höhe oder auf einer anderen Höhe beginnen und/oder auf der gleichen oder auf einer anderen Höhe enden. Des Weiteren ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die ersten Planetenräder getrennt von den zweiten Planetenrädern und getrennt von den dritten Planetenrädern ausgebildet sind. Ferner ist es denkbar, dass die zweiten Planetenräder getrennt von den dritten Planetenrädern ausgebildet sind.
  • Vorzugsweise stehen die zweiten Planetenräder in Eingriff mit dem zweiten Sonnenrad, wobei das jeweilige zweite Planetenrad mit einem der dritten Planetenräder und nicht mit dem zweiten Hohlrad in Eingriff steht. Vorzugsweise stehen die dritten Planetenräder in Eingriff mit dem zweiten Hohlrad, wobei das jeweilige dritte Planetenrad mit einem der zweiten Planetenräder und nicht mit dem zweiten Sonnenrad in Eingriff steht.
  • Um eine besonders kompakte Bauweise darstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das dritte Element und das sechste Element gleiche Verzahnungsdurchmesser, insbesondere gleiche Teilkreisdurchmesser, sowie gleiche Zähnezahlen aufweisen. Unter der jeweiligen Zähnezahl ist eine jeweilige Anzahl von jeweiligen Zähnen einer jeweiligen Verzahnung des dritten beziehungsweise sechsten Elements zu verstehen.
  • Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das achte Element als eine Summenwelle des dritten Planetenradsatzes ausgebildet ist.
  • Um auf besonders bauraumgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit darstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das elektrische Antriebssystem ein erstes Schaltelement aufweist, welches dazu ausgebildet ist, den ersten Rotor drehfest mit dem achten Element zu verbinden. Dies bedeutet somit insbesondere, dass das erste Schaltelement zwischen einem ersten Koppelzustand und einem ersten Entkoppelzustand umschaltbar ist. In dem ersten Koppelzustand sind mittels des ersten Schaltelements der erste Rotor und das achte Element drehfest miteinander verbunden, sodass sich der erste Rotor und das achte Element gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig, das heißt mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere um die dritte Planetenradsatzdrehachse und/oder relativ zu dem Gehäuseelement, drehen oder drehen können, insbesondere dann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird. In dem ersten Entkoppelzustand lässt das erste Schaltelement insbesondere um die dritte Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem ersten Rotor und dem achten Element zu. Beispielsweise ist das erste Schaltelement, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuseelement, zwischen wenigstens einer den ersten Koppelzustand bewirkenden, ersten Koppelstellung und wenigstens einer den ersten Entkoppelzustand bewirkenden, ersten Entkoppelstellung bewegbar.
  • Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das elektrische Antriebssystem ein zweites Schaltelement aufweist, welches dazu ausgebildet ist, den ersten Rotor drehfest mit dem ersten Element zu verbinden. Dies bedeutet insbesondere, dass das zweite Schaltelement zwischen einem zweiten Koppelzustand und einem zweiten Entkoppelzustand umschaltbar ist. In dem zweiten Koppelzustand sind mittels des zweiten Schaltelements der erste Rotor und das erste Element drehfest miteinander verbunden, sodass sich der erste Rotor und das erste Element gemeinsam beziehungsweise mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit insbesondere um die erste Planetenradsatzdrehachse beziehungsweise um die zweite Maschinendrehachse und/oder um das Gehäuseelement drehen oder drehen können, insbesondere dann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird. In dem zweiten Entkoppelzustand lässt das zweite Schaltelement insbesondere um die erste Planetenradsatzdrehachse beziehungsweise um die zweite Maschinendrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem ersten Rotor und dem ersten Element zu. Beispielsweise ist das zweite Schaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuseelement und/oder translatorisch, zwischen wenigstens einer den zweiten Koppelzustand bewirkenden, zweiten Koppelstellung und wenigstens einer den zweiten Entkoppelzustand bewirkenden, zweiten Entkoppelstellung bewegbar.
  • Des Weiteren ist vorzugsweise ein drittes Schaltelement vorgesehen, welches dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor drehfest mit dem vierten Element zu verbinden. Dies bedeutet insbesondere, dass das dritte Schaltelement zwischen einem dritten Koppelzustand und einem dritten Entkoppelzustand umschaltbar ist. In dem dritten Koppelzustand sind mittels des dritten Schaltelements der zweite Rotor und das vierte Element drehfest miteinander verbunden, sodass sich der zweite Rotor und das dritte Element gemeinsam beziehungsweise mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit insbesondere um die erste Maschinendrehachse beziehungsweise um die zweite Planetenradsatzdrehachse und/oder relativ zu dem Gehäuseelement drehen oder drehen können, insbesondere dann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird. In dem dritten Entkoppelzustand lässt das dritte Schaltelement insbesondere um die erste Maschinendrehachse beziehungsweise um die zweite Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem zweiten Rotor und dem vierten Element zu. Beispielsweise ist das dritte Schaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuseelement und/oder translatorisch, zwischen wenigstens einer den dritten Koppelzustand bewirkenden, dritten Koppelstellung und wenigstens einer den dritten Entkoppelzustand bewirkenden, dritten Entkoppelstellung bewegbar.
  • Um auf besonders bauraumgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit darstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das erste Element das erste Sonnenrad ist, mithin dass das erste Element als das erste Sonnenrad ausgebildet ist. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das vierte Element als das zweite Sonnenrad ausgebildet ist, mithin das zweite Sonnenrad ist, dass das dritte Element das erste Hohlrad ist, mithin als das erste Hohlrad ausgebildet ist, und dass das sechste Element als das zweite Hohlrad ausgebildet ist, mithin das zweite Hohlrad ist.
  • Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das elektrische Antriebssystem ein Verblockungsschaltelement auf, welches dazu ausgebildet ist, zwei nicht permanent drehfest miteinander verbundene Elemente des ersten Planetenradsatzes und des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander zu verbinden. Mit anderen Worten, eines der Elemente wird auch als erstes Verblockungselement bezeichnet, und ein anderes der Elemente wird auch als zweites Verblockungselement bezeichnet. Beispielsweise ist das erste Verblockungselement eines der Elemente des ersten Planetenradsatzes. Beispielsweise ist das zweite Verblockungselement eines der Elemente des zweiten Planetenradsatzes. Ferner ist es denkbar, dass die Verblockungselemente zwei der Elemente desselben Planetenradsatzes, also beispielsweise des ersten oder zweiten Planetenradsatzes sind. Dabei ist das Verblockungsschaltelement den Verblockungselementen zugeordnet, und die Verblockungselemente sind nicht permanent drehfest miteinander verbunden. Das Verblockungsschaltelement kann beispielsweise zwischen einem vierten Koppelzustand und einem vierten Entkoppelzustand umgeschaltet werden. In dem vierten Koppelzustand sind mittels des Verblockungsschaltelements die Verblockungselemente, denen das Verblockungsschaltelement zugeordnet ist, drehfest miteinander verbunden. In dem vierten Entkoppelzustand lässt das Verblockungsschaltelement insbesondere um die erste und/oder zweite Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen den Verblockungselementen, denen das Verblockungsschaltelement zugeordnet ist, zu. Insbesondere kann das Verblockungsschaltelement zusätzlich zu dem ersten Schaltelement, zusätzlich zu dem zweiten Schaltelement und zusätzlich zu dem dritten Schaltelement vorgesehen sein. Sind die Verblockungselemente, denen das Verblockungsschaltelement zugeordnet ist, mittels des Verblockungsschaltelements drehfest miteinander verbunden und somit miteinander verblockt, so laufen beispielsweise die beziehungsweise alle erste Getriebeelemente und die beziehungsweise alle zweite Getriebeelemente als Block und somit gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um, insbesondere wenn das Planetengetriebe angetrieben wird. Insbesondere dann, wenn das Planetengetriebe als ein Planetendifferentialgetriebe ausgebildetes Differentialgetriebe ausgebildet ist, kann das Verblockungsschaltelement als eine Differentialsperre genutzt werden, welche insbesondere dann aktiviert beziehungsweise eingelegt ist, wenn sich das Verblockungsschaltelement in seinem vierten Verblockungszustand befindet, wobei die Differentialsperre insbesondere dann deaktiviert und somit ausgelegt ist, wenn sich das Verblockungsschaltelement in seinem vierten Entkoppelzustand befindet.
  • Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die drei Planetenradsätze und die beiden Rotoren allesamt koaxial zueinander angeordnet sind, sodass die Planetenradsatzdrehachsen zusammenfallen, die Maschinendrehachsen zusammenfallen und die Maschinendrehachsen mit den Planetenradsatzdrehachsen zusammenfallen. Hierdurch kann ein besonders bauraumgünstiger Aufbau dargestellt werden.
  • In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das elektrische Antriebssystem eine erste Übersetzungsstufe auf, welche auch als erster Final Drive bezeichnet wird. Bezogen auf einen ersten Drehmomentenfluss, entlang welchem die dritten Drehmomente über die erste Ausgangswelle aus dem Planetengetriebe ausgeleitet werden können, ist die erste Übersetzungsstufe vorzugsweise in dem ersten Drehmomentenfluss und dabei stromab der ersten Ausgangswelle angeordnet, mithin der ersten Ausgangwelle nachgeschaltet oder nachgelagert und somit insbesondere von der ersten Ausgangswelle antreibbar. Umgekehrt ausgedrückt ist die erste Ausgangswelle in dem ersten Drehmomentenfluss und dabei stromauf der ersten Übersetzungsstufe angeordnet, mithin der ersten Übersetzungsstufe vorgelagert oder vorgeschaltet.
  • Ferner hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das elektrische Antriebssystem eine zweite Übersetzungsstufe aufweist, welche auch als zweiter Final Drive bezeichnet wird. Bezogen auf einen zweiten Drehmomentenfluss, entlang welchem die vierten Drehmomente über die zweite Ausgangswelle aus dem Planetengetriebe ausgeleitet werden können, ist die zweite Übersetzungsstufe in dem zweiten Drehmomentenfluss und dabei stromab der zweiten Ausgangswelle angeordnet. Mit anderen Worten ist die zweite Übersetzungsstufe in dem zweiten Drehmomentenfluss angeordnet und dabei der zweiten Ausgangswelle nachgeschaltet oder nachgelagert und somit insbesondere von der zweiten Ausgangswelle antreibbar. Umgekehrt ausgedrückt ist die zweite Ausgangswelle in dem zweiten Drehmomentenfluss angeordnet und dabei stromauf der zweiten Übersetzungsstufe angeordnet, mithin der zweiten Übersetzungsstufe vorgeschaltet oder vorgelagert. Somit ist beispielsweise ein erstes der Antriebsräder über die erste Übersetzungsstufe von der ersten Ausgangswelle, mithin von den dritten Drehmomenten antreibbar, um beispielsweise ein zweites der Antriebsräder sowie die zweite Übersetzungsstufe von der zweiten Ausgangswelle, mithin von den vierten Drehmomenten, antreibbar.
  • Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die erste Übersetzungsstufe, die zweite Übersetzungsstufe, die drei Planetenradsätze und die beiden Rotoren in einem gemeinsamen Gehäuse des elektrischen Antriebssystems angeordnet sind, wobei das Gehäuse beispielsweise das zuvor genannte Gehäuseelement beziehungsweise die vorgenannte Gehäuseeinrichtung sein kann.
  • Um den Bauraumbedarf des elektrischen Antriebssystems besonders gering halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die drei Planetenradsätze, die beiden Rotoren und die beiden Übersetzungsstufen allesamt koaxial zueinander angeordnet sind.
  • Es ist denkbar, dass die jeweilige Übersetzungsstufe als ein jeweiliger, weiterer Planetenradsatz ausgebildet ist. Somit ist es denkbar, dass die erste Übersetzungsstufe als ein vierter Planetenradsatz und die zweite Übersetzungsstufe als ein fünfter Planetenradsatz ausgebildet ist, wobei der vierte Planetenradsatz zusätzlich zu dem ersten Planetenradsatz, zusätzlich zu dem zweiten Planetenradsatz, zusätzlich zu dem dritten Planetenradsatz und zusätzlich zu dem fünften Planetenradsatz vorgesehen ist. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass ein jeweiliger Eingang des jeweiligen, weiteren Planetenradsatzes, mithin der jeweiligen Übersetzungsstufe, ein jeweiliges, weiteres Sonnenrad des jeweiligen, weiteren Planetenradsatzes ist. Somit können beispielsweise die über die erste Ausgangswelle aus dem Planetengetriebe ausgeleiteten und insbesondere von der ersten Ausgangswelle bereitgestellten, dritten Drehmomente über den Eingang, mithin über das Sonnenrad, der als vierter Planetenradsatz ausgebildeten, ersten Übersetzungsstufe in die erste Übersetzungsstufe eingeleitet werden. Ferner können beispielsweise die über die zweite Ausgangswelle aus dem Planetengetriebe ausgeleiteten und insbesondere von der zweiten Ausgangswelle bereitgestellten, vierten Drehmomente über den Eingang, mithin über das Sonnenrad, der als der fünfte Planetenradsatz ausgebildeten, zweiten Übersetzungsstufe in die zweite Übersetzungsstufe eingeleitet werden. Ferner weist beispielsweise der jeweilige, weitere Planetenradsatz ein jeweiliges, weiteres Hohlrad und einen jeweiligen, weiteren Planetenträger auf. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der jeweilige, weitere Planetenträger des jeweiligen, weiteren Planetenradsatzes, mithin der jeweiligen Übersetzungsstufe, ein jeweiliger Ausgang oder Abtrieb der jeweiligen Übersetzungsstufe ist. Somit kann beispielsweise die als der vierte Planetenradsatz ausgebildete, erste Übersetzungsstufe über ihren weiteren Planetenträger fünfte Drehmomente bereitstellen, mithin fünfte Drehmomente aus sich heraus leiten beziehungsweise abführen, wobei beispielsweise die fünften Drehmomente aus den dritten Drehmomenten resultieren, die, insbesondere über das weitere Sonnenrad der ersten Übersetzungsstufe, in die erste Übersetzungsstufe eingeleitet werden oder wurden. Ferner kann somit beispielsweise die als der fünfte Planetenradsatz ausgebildete, zweite Übersetzungsstufe über ihren weiteren Planetenträger sechste Drehmomente bereitstellen, mithin aus sich abführen beziehungsweise herausleiten, wobei beispielsweise die sechsten Drehmomente aus den vierten Drehmomenten resultieren, die, insbesondere über das weitere Sonnenrad der zweiten Übersetzungsstufe, in die zweite Übersetzungsstufe eingeleitet werden oder wurden. Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das jeweilige, weitere Hohlrad der jeweiligen, als der vierte beziehungsweise fünfte Planetenradsatz ausgebildeten Übersetzungsstufe gehäusefest ist, mithin, insbesondere permanent, drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei das Gehäuse beispielsweise das Gehäuseelement und/oder die Gehäuseeinrichtung ist.
  • Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Planetengetriebe als das zuvor genannte Planetendifferentialgetriebe, insbesondere mit einer Torque-Vectoring-Funktion, ausgebildet ist oder fungiert. Das Planetendifferentialgetriebe wird auch einfach als Differentialgetriebe, Achsgetriebe oder Differential bezeichnet und ist, wie aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt ist, insbesondere dazu ausgebildet, insbesondere bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen der Antriebsräder zuzulassen, insbesondere derart, dass sich das kurvenäußere Antriebsrad mit einer größeren Drehzahl dreht oder drehen kann als das kurveninnere Antriebsrad. Die Torque-Vectoring-Funktion wird auch als Drehmomentenverteilungsfunktion oder Torque-Vectoring bezeichnet. Insbesondere kann hierunter Folgendes verstanden werden: Das elektrische Antriebssystem und somit das Planetengetriebe sind, insbesondere genau, einer der Achsen und somit den Rädern der einen Achse zugeordnet, sodass die Antriebsräder mittels der elektrischen Maschinen über das Planetengetriebe angetrieben werden können. Da das Planetengetriebe vorzugsweise als Planetendifferentialgetriebe fungiert beziehungsweise ausgebildet ist, lässt das Planetengetriebe beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen der Antriebsräder zu, insbesondere derart, dass sich das kurvenäußere Antriebsrad mit einer größeren Drehzahl dreht oder drehen kann als das kurveninnere Antriebsrad.
  • Dabei ist es denkbar, dass mittels des Verblockungsschaltelements eine Differentialsperre darstellbar ist, sodass vorzugsweise mittels des Verblockungsschaltelements wenigstens oder genau zwei beliebige, noch nicht drehfest miteinander verbundene Elemente des Planetengetriebes drehfest miteinander verbunden werden können, wobei beispielsweise eines der mittels des Verblockungsschaltelements drehfest miteinander verbindbaren Elemente eines der ersten Getriebeelemente und das andere der mittels des Verblockungsschaltelements drehfest miteinander verbindbaren Elemente eines der zweiten Getriebeelemente sein kann. Offenbart ist auch ein vorzugsweise als Kraftwagen ausgebildetes Kraftfahrzeug, insbesondere das zuvor genannte Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug ein erfindungsgemäßes, elektrisches Antriebssystem aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des elektrischen Antriebssystems sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Kraftfahrzeugs anzusehen und umgekehrt.
  • Insbesondere ist das elektrische Antriebssystem ein dualer, elektrischer Achsantrieb mit einer hohen Variabilität, um eine besonders hohe Leistung des Kraftfahrzeugs darstellen zu können. Der Erfindung liegen dabei insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Grundsätzlich sind Achsdifferentiale, mithin Differentialgetriebe, aus dem Stand der Technik bekannt. Ein Getriebe mit einem zusätzlichen Freiheitsgrad, welcher eine gewisse Unbestimmtheit bestimmter kinematischer Größen der Ausgangswellen zulässt, die im Fall eines Achsdifferentials erst durch eine gegenseitige Kopplung von Raddrehzahlen, mithin von Drehzahlen der Antriebsräder, über den Bodenkontakt aufgehoben wird. Aus der Energieerhaltung folgt, dass abgesehen von den als Wirkungsgrad bezeichneten Energieverlusten, die als in den meisten Fällen nicht weiter nutzbare Reibungswärme an das Umfeld abgeführt werden müssen, die mechanische Eingangsleistung, abzüglich der durch Reibungsverluste generierten Heizleistung der mechanischen Ausgangsleistung entspricht. Achsdifferentiale können als Dreiwellengetriebe in Planetenbauweise aufgebaut sein, mit einer von der Antriebsmaschine angetriebenen Eingangswelle und zwei den Antriebsrädern zugeordneten Ausgangswellen. Insbesondere nach dem Stand der Technik sind eine Reihe unterschiedlicher Ausführungen bekannt. Die kinematischen Verhältnisse des einfach auch als Getriebe bezeichneten Achsgetriebes legen das Drehmomentenverhältnis der beiden Ausgangswellen fest. Dieses einfach auch als Verhältnis bezeichnete Drehmomentenverhältnis ist über die Gleichgewichtsbedingungen der einzelnen Elemente des Getriebes konstruktiv intrinsisch festgelegt. Der Freiheitsgrad bezieht sich demnach ausschließlich auf die Drehzahlen der beiden Ausgangswellen und daher auch auf die jeweils über diese abgegebene Leistung als das Produkt aus Drehmoment und Drehzahl. Hinzu kommt, dass die wirkungsgradbedingte Umwandlung eines Teils der mechanischen Antriebsleistung und Reibungswärme dazu führt, dass bei bestehender Differenzdrehzahl zwischen den Ausgangswellen eine dem Reibmoment des Getriebes entsprechende ungleiche Verteilung des Drehmoments auftritt. Aufgrund des Prinzips des geringsten Widerstands wird stets die langsamere Welle das höhere und die schnellere Welle das geringere Drehmoment aufweisen beziehungsweise bereitstellt. Weil sich dieser Zustand in einigen Fahrsituationen als unvorteilhaft erweisen kann, sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Ansätze bekannt, die intrinsische Momentenverteilung von Achsantrieben beziehungsweise Achsgetrieben passiv oder gegebenenfalls auch aktiv zu verändern. Die einfachste und gängigste Methode ist, die innere Reibung des Achsdifferentials beziehungsweise Achsgetriebes mutwillig passiv oder gegebenenfalls aktiv zu verändern, insbesondere anzuheben, was beispielsweise durch sogenannte Sperrdifferentiale mit reibschlüssiger Kopplung der beiden Ausgangswellen realisiert werden kann, wodurch zweierlei erreicht werden kann. Erstens wird die Ungleichheit der über die Ausgangswellen abgegebenen Momente um das Maß der Anhebung der inneren Reibung erhöht, wobei die Verteilungsrichtung allerdings unverändert bleibt, in dem Sinne, dass der langsameren Welle das höhere Drehmoment zukommt und der schnelleren Welle das geringere Drehmoment. Zweitens wirkt das zusätzliche Reibmoment einem der Kopplung der Antriebsräder über deren Bodenkontakt geschuldeten Aufbau der Differenzdrehzahl zwischen den Antriebsrädern entgegen. Beide Effekte können sich in bestimmten Fahrsituationen positiv auswirken, sodass in bestimmten Anwendungen die damit verbundene Reduzierung des Gesamtwirkungsgrads des Antriebsstrangs des Fahrzeugs bewusst in Kauf genommen wird. Allerdings existieren auch Fahrsituationen, in denen sich die Anhebung der inneren Reibung eines Achsdifferentials negativ auswirkt, woraus aktiv gesteuerte Systeme ihren Vorteil gegenüber den passiven beziehen. Damit sind die Möglichkeiten dreiwelliger Achsdifferentiale, die an die Antriebsräder verteilte Momentenanteile zu verändern, aber auch schon restlos ausgeschöpft.
  • Grundsätzlich ist es denkbar, dass das Verblockungsschaltelement wenigstens oder genau zwei zumindest im Wesentlichen beliebige, noch nicht drehfest miteinander verbundene Elemente, insbesondere Wellen, des ersten Planetenradsatzes und des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbinden, sodass beispielsweise mittels des Verblockungsschaltelements der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes oder das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes oder das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes etc. drehfest verbunden werden kann, wobei eine Verblockung in allen diesen Fällen erfolgt.
  • Durch eine Evaluierung von Möglichkeiten, die sich für weitreichende fahrdynamische Unterstützung in Fahrsituationen anbieten, unter denen sich die bisher beschriebenen Achsdifferentiale alle als nachteilig erweisen, speziell die Tatsache, dass stets nur die langsamere der beiden Ausgangs- beziehungsweise Seitenwellen mit einem höheren Drehmoment beaufschlagt werden kann, als die schnellere, erfolgt beispielsweise eine Betrachtung eines prinzipiellen Aufbaus und einer Leistungsbilanz eines dreiwelligen Achsantriebs mit einem in diesem Fall beispielsweise symmetrisch angenommenen Differentialgetriebe nach dem Stand der Technik. Daraus wird ersichtlich, dass es im Grunde nur zwei Möglichkeiten geben kann, eine gegebene Momentenverteilung eines Achsdifferentials, mithin eines Achsgetriebes, zu verändern, insbesondere durch Ermöglichung einer wahlfreien Drehmomentenverteilung (Momentenverteilung) an die beiden Antriebsräder, unabhängig von bestehenden Drehzahldifferenzen.
  • Die erste Möglichkeit setzt eine mindestens partielle Verzweigung des Antriebsstrangs voraus, wofür sich insbesondere unterschiedliche Varianten anbieten können. Eine Verbindung zwischen den beiden Seitenwellen kann voraussetzen, dass das umverteilte Drehmoment ΔMun beliebiges Vorzeichen haben können muss, um einem beliebigen der beiden Antriebsräder ein höheres Drehmoment zukommen zu lassen. Eine etwaige Verzweigung von der Antriebsseite her zu den jeweiligen Seiten- beziehungsweise Ausgangswellen muss entweder beidseits vorhanden sein, sofern das verzweigte Drehmoment Mv stets ein positives Antriebsmoment ist oder kann auch nur einseitig ausgeführt werden, sofern das verzweigte Drehmoment beliebiges Vorzeichen haben kann. Zudem ist anzumerken, dass Winkelgeschwindigkeiten ωi unterschiedlich sein können, insbesondere, dass eine beliebige der beiden Seitenwellen schneller als die andere sein kann. Daher kann die erforderliche Momentenumverteilung oder Momentenverzweigung in der Regel nicht mit kinematisch eindeutig festgelegten Übertragungsmitteln, wie zum Beispiel miteinander kämmenden Zahnrädern, realisiert werden, sondern setzt schlupfbehaftete Reibelemente, zum Beispiel Reibkupplungen, voraus. Daraus ergibt sich die zusätzliche Bedingung, dass über schlupfende Kupplungen ein Moment nur von der schnelleren zur langsameren Seite übertragen werden kann, was ohne zusätzliche Übersetzungsstufen in den Parallelsträngen des verzweigten Antriebs nicht erreicht werden kann. Zudem sei anzumerken, dass wegen des Erfordernisses schlupfender Radkupplungen damit ein weiterer Wirkungsgradverlust des Antriebsstrangs unvermeidbar in Kauf genommen werden muss. Diese muss dann gegen die durch solche Systeme erwarteten fahrdynamischen Vorteile abgewogen werden. Der größte, mit solchen Systemen erreichbare fahrdynamische Vorteil ergibt sich beim Herausbeschleunigen aus Kurven, wobei durch Anhebung des Drehmomentes am schnelleren, kurvenäußeren Rad und der entsprechenden Absenkung des Drehmomentes am langsameren, kurveninneren Rad ein in die Kurve hineinlenkendes Giermoment um die Hochachse des Fahrzeugs erreicht wird, welches das einlenkende Giermoment der gelenkte Vorderräder unterstützt, die Vorderräder dadurch entlastet und ein als sehr agil empfundenes Fahrverhalten aufkommen lässt, auch weil beim Herausbeschleunigen aus Kurven die Haftgrenze der dynamisch unterschiedlich hochvertikal belasteten Reifen in einem höheren Maß sicher genutzt werden kann. Derartige Systeme sind auch unter dem Begriff Torque-Vectoring bekannt. Solche Systeme sind neben dem Allradantrieb die mit Abstand wirkungsvollsten, um die effektive und subjektive Agilität und damit auch die Fahrbarkeit und Sicherheit von Straßenfahrzeugen in allen querdynamisch relevanten Fahrsituationen zu verbessern.
  • Die prinzipiell zweite Möglichkeit ergibt sich aus einer Betrachtung einer Leistungsbilanz des Achsgetriebes. Die energetische Betrachtung zeigt eindeutig, dass, sofern das durch die innere Eigenreibung des Getriebes und/oder durch die gegebenenfalls mutwillig angehobene Reibung (Reiblamellen im Sperrdifferential) eingebrachte Störmoment, welches eine Heizleistung erzeugt, negativ in die mechanische Energiebilanz des Antriebes eingeht, es sich als zwingend herausstellt, dass stets die langsamere Welle das um die Hälfte dieses Störmoments angehobene und die schnellere Welle das um die Hälfte des Störmoments abgesenkte Drehmoment zugeteilt bekommt. Um diesen zwingenden Zusammenhang zu überwinden, müsste in dem Achsantrieb ein in die mechanische Energiebilanz positiv eingehendes Störmoment eingebracht werden. Dies kann allerdings nur als eine weitere Antriebsleistung, unabhängig von jener, der als einzige Fahrmaschine angenommene Manω0 eingebracht werden. Sollte das anders als über mindestens partiell verzweigte Triebstränge erreicht werden, ergibt sich zwingend die Notwendigkeit einer zweiten Fahrmaschine, mithin Antriebsmaschine. Aufgrund der hohen Komplexität der in der Vergangenheit ausschließlich verwendeten Verbrennungskraftmaschinen wurden solche Erwägungen nur in wenigen Ausnahmefällen in Betracht gezogen, was sich allerdings in Zeiten zunehmender Elektromobilität, insbesondere im Segment hochmotorisierter Fahrzeuge, ändert, zweimotorige Achsantriebe bieten sich für solche Zwecke in unterschiedlichen Konfigurationen an. Eine vorteilhafte Lösung erscheint zunächst die Verwendung zweier gleicher, radindividueller Motoren beziehungsweise elektrischer Maschinen, die beispielsweise jeweils völlig unabhängig voneinander jeweils ein Rad der Achse treiben. Durch individuelle Ansteuerung dieser beiden Motoren beziehungsweise Maschinen erscheint eine beliebige Momentenbeaufschlagung im Rahmen der Leistungsfähigkeit der Motoren beziehungsweise Maschinen des jeweils damit drehfest verbundenen Rades als möglich. Damit erscheinen zunächst sämtliche bisher beschriebenen Einschränkungen möglicher Drehmomentverteilungen an die Antriebsräder, insbesondere auch die von der Drehzahldifferenz der beiden Antriebsräder abhängigen Einschränkungen, insbesondere Achsantriebe aufgehoben. Eine Analyse von sich bei dem Herausbeschleunigen aus einer Kurve einstellenden, fahrdynamischen Situation zeigte aber auf, dass radindividuelle Motoren beziehungsweise elektrische Maschinen bezüglich des Torque-Vectoring, das mit entsprechenden Methoden des Drehmoment-Transfers oder der Drehmoment-Verzweigung über mindestens zum Teil verzweigten Triebstrang im Bereich der Antriebsachse realisierbar ist, nicht erreichen können. An Grenzen stoßen radindividuelle Antriebe, kurz bevor im Verlauf des Beschleunigungsvorgangs einer der Motoren, insbesondere der Motor des kurvenäußeren Rades, seine Leistungsgrenze erreicht. Danach besteht nur noch ein begrenztes Torque-Vectoring und/oder Beschleunigungsvermögen, insbesondere dann, wenn aus Fahrbarkeitsgründen vermieden werden soll, dass das durch das bis dahin gegebene Torque-Vectoring aufgebrachte, einlenkende Giermoment um die Fahrzeughochachse nicht einbrechen soll, was der Fahrer als ein unerwartet einsetzendes Untersteuern wahrnehmen würde. Um solches Untersteuern vermeiden zu können, sollte bei bestehender Querbeschleunigung je nach Bauart und/oder Motorisierung des Fahrzeugs selbst bei 100 Prozent Fahrpedalstellung die abgegebene Summenabtriebsleistung beider Motoren in der Regel um meist etwa 17 bis 20 Prozent gedrosselt werden, was insbesondere bei auf agile Fahrweise zugeschnittene Fahrzeuge einen gegebenenfalls gravierenden Nachteil darstellen kann.
  • Mögliche Abhilfe können gegebenenfalls mechanische Koppelsysteme bieten, die einen Drehmoment-Transfer zwischen den beiden Motoren beziehungsweise Maschinen und damit auch den beiden Rädern einer Achse ermöglichen. Dabei sollte aber erneut auf möglicherweise unterschiedliche Drehzahlen der Ausgangswellen hingewiesen werden, woraus ersichtlich wird, dass dreiwellige Getriebe, wie etwa ein klassisches Achsdifferential nach dem Stand der Technik, nicht zielführend sind, weil die Einbringung eines Störmoments mit einer zweiten elektrischen Maschine in eine der beiden Seitenwellen, dieser zweiten Maschine lediglich die Möglichkeit einer Modulierung der zu den jeweiligen Rädern geleiteten Antriebsmomente erlaubt und daher nicht als vollwertige Fahrmaschine angesehen werden kann, da etwa während der Geradeausfahrt nicht sinnvoll am Antreiben mitwirken kann, wodurch während der Geradeausfahrt nicht die gesamte installierte Leistung umgesetzt werden kann. Um die Option offen zu halten, beide Antriebsmaschinen als effektiv nutzbare Antriebsmaschinen einsetzen zu können, sind anstelle des klassischen, dreiwelligen Achsdifferentials mindestens vierwellige Koppelgetriebe in Betracht zu ziehen.
  • Als nachteilig könnte erachtet werden, dass ein vierwelliger Achsantrieb in allen Fahrsituationen auf das Bereitstellen von Drehmomenten beider Motoren angewiesen ist, im Sinne, dass beide Motoren stets antreiben müssen, um eine der jeweiligen Fahrsituation angemessene Drehmomentverteilung an beide Antriebsräder der Achse zu leiten. Dies kann insbesondere bei Hochleistungsfahrzeugen zum Beispiel im Stadtbetrieb bei geringen Leistungsanforderungen als unökonomisch betrachtet werden. Dieser Nachteil kann nun durch die Erfindung vermieden werden, insbesondere bei gleichzeitiger Realisierung von Torque-Vectoring, insbesondere bei einem Herausbeschleunigen aus einer Kurve.
  • Beispielsweise ist eine der elektrischen Maschinen eine erste, leistungsfähige Fahrmaschine M1 insbesondere beliebiger Leistung und Momenten-Kapazität, wobei beispielsweise die andere elektrische Maschine eine zweite Fahrmaschine M2 ist, die bei lediglich bei höchstens 63 Prozent der Momentenkapazität der ersten Fahrmaschine M1 erreichen muss. Dies eröffnet beispielsweise die Möglichkeit, die Fahrmaschine M1 leistungsoptimiert und die Fahrmaschine M2 wirkungsgradoptimiert auszulegen. Durch die Fahrmaschinen M1 und M2 kann ein fahrdynamisch ausreichendes Torque-Vectoring weit über den Möglichkeiten radindividueller Lösungen aufrecht erhalten werden, zum Beispiel kann das weiter oben beschriebene Einsetzen eines Untersteuerns bei einem Herausbeschleunigen aus einer Kurve bereits vermieden werden, wenn die Summenmotorleistung um lediglich 6 Prozent reduziert wird. Dadurch kann ein deutlich dynamischeres und agileres Fahrverhalten mit weniger, insgesamt installierter Antriebsleistung erreicht werden, als dies mit zwei radindividuellen Motoren möglich wäre.
  • Werden beispielsweise in einem Diagramm durch zwei Geraden an die auch als Seitenwellen bezeichneten Ausgangswellen geleiteten Antriebsdrehmomente MdAb1 und MdAb2 dargestellt, so stellt die Kreuzung beziehungsweise der Schnittpunkt der Geraden den sogenannten Differentialpunkt dar. In diesem Differentialpunktbetrieb verhält sich ein durch den ersten und zweiten Planetenradsatz gebildetes Koppelgetriebe hinsichtlich der jeweils hälftigen Momentenverteilung an die Antriebsräder, sowie der Ermöglichung einer unabhängig davon bestehenden oder aufgezwungenen Drehzahldifferenz der Antriebsräder der Achse genauso, wie ein symmetrisches Achsdifferential. Dieser Zustand entspricht auch jenem bei Geradeausfahrt, wobei beiden Antriebsrädern jeweils das hälftige Antriebsmoment zukommt. Einen solchen Zustand gibt es für jede beliebige Summenlast der beiden Antriebsmotoren beziehungsweise Fahrmaschinen, vorausgesetzt, das entsprechende Momentenverhältnis beider Maschinen bleibt erhalten. Daraus ergibt sich für einen geradlinigen Beschleunigungsvorgang für alle möglichen Summenlastbereiche beider Motoren ein entsprechendes Schema der Ansteuerung und daher eine Momentenabgabe der auch als Motoren bezeichneten elektrischen Maschinen.
  • Beispielsweise beträgt in jedem beliebigen Summenlastpunkt das Verhältnis der Momente der Fahrmaschinen M1 und M2 1,667. Dieses Verhältnis wird vom intrinsischen Verhalten des Koppelsystems mit Standübersetzungen +2-2 vorgegeben. Mit diesem Momentenverhältnis betrieben, verhält sich das Koppelgetriebe unabhängig von der Höhe des eingeleiteten Summenmoments wie ein symmetrisches Achsdifferential. Dieser Umstand wird vorzugsweise genutzt, um einen solchen Achsantrieb zusätzlich für einen Einmotorenbetrieb im Bereich geringer geforderter Leistungen zu ertüchtigen, sodass in dem Einmotorenbetrieb beispielsweise die Antriebsräder bezogen auf die elektrischen Maschinen ausschließlich mittels einer der elektrischen Maschinen angetrieben wird. Hierzu wird beispielsweise ein zusätzlicher, einfacher Planetensatz wie beispielsweise der dritte Planetenradsatz als ein asymmetrisches Verteilergetriebe verwendet, insbesondere in Form des dritten Planetenradsatzes. Dieser Planetenradsatz wird so in den Achsantrieb integriert, dass eine der Fahrmaschinen M1 und M2 vom Antrieb des Koppelgetriebes mittels eines vorzugsweise formschlüssigen Schaltelements weggeschaltet und auf den Steg des achssymmetrischen Verteilergetriebes als Antrieb Man zugeschaltet. Gleichzeitig wird der andere Motor beziehungsweise die andere Fahrmaschine M2 beziehungsweise M1 ebenfalls vom Koppelgetriebe getrennt, ohne ihn beziehungsweise sie an ein anderes Element hinzuzuschalten. Dadurch ist diese Fahrmaschine komplett abgetrennt, ist weiter nicht mehr aktiv. Das in den Steg des asymmetrischen Verteilergetriebes eingeleitete Drehmoment des weiterhin allein aktiven Motors wird an den beiden diametral entgegengesetzten Seiten des Planetenrades, welche mit einem zentralen Sonnenrad und einem Hohlrad kämmen, gleiche Tangentialkräfte zum Ausgleich des eingeleiteten Motormomentes aufkommen lassen. Demnach ist das Verhältnis der beiden Abtriebsmomente MHR und MSO aus dem asymmetrischen Verteilergetriebe, unabhängig von den gegebenenfalls unterschiedlichen Drehzahlen der Elemente des asymmetrischen Verteilergetriebes durch das Verhältnis der Wälzkreise des Sonnenrades und des Hohlrades permanent konstant und gleich der Standübersetzung gegeben.
  • Entspricht das Verhältnis der beiden Abtriebsmomente MHR und Mso des asymmetrischen Verteilergetriebes mit dem erforderlichen Verhältnis des Antriebsmomentes des Koppelgetriebes, um dieses im Differentialpunkt zu betreiben, überein, beträgt es also beispielsweise genau 1,667, so kann der Verbund aus dem asymmetrischen Verteilergetriebe und dem Koppelgetriebe gemeinsam von einem einzigen Motor angetrieben, die Funktion eines symmetrischen Differentials nachbilden. Damit kann der Achsantrieb mit nur einem der beiden Motoren M1 oder M2 angetrieben werden. Der Achsantrieb verhält sich dabei wie ein sogenanntes offenes, symmetrisches Differential mit einer hälftigen Aufteilung des Drehmomentes an die beiden Antriebsräder, unabhängig von sich gegebenenfalls einstellenden, unterschiedlichen Drehzahlen der beiden Antriebsräder. Als besonders günstig erweist sich die Tatsache, dass für jede beliebige Zähnezahl des Hohlrades des asymmetrischen Verteilergetriebes, das ein Vielfaches von fünf ist, sich das erforderliche Übersetzungsverhältnis von 1,667 punktgenau mit einer ganzzahligen Zähnezahl des Sonnenrades erreicht werden kann, da gilt: 5 x N 3 x N = 1,667
    Figure DE102022000515B4_0001
    für jede natürliche Zahl N, was die Auslegung des asymmetrischen Verteilergetriebes vereinfacht.
  • Zusammengefasst kann festgehalten werden, dass üblicherweise reduzierte Planeten-Koppelgetriebe, welche die Realisierung von Torque-Vectoring-fähigen Achsantrieben mit zwei elektrischen Maschinen als Antriebs- beziehungsweise Fahrmaschinen ermöglichen, einen permanenten Antrieb über beide elektrische Maschinen beziehungsweise mittels beider elektrischen Maschinen meist zwingend voraussetzen. Demgegenüber ermöglicht nun jedoch die Erfindung den zuvor genannten Einmotorenbetrieb, mithin einen einmotorigen Betrieb solcher Antriebsachsen, wodurch ein besonders effizienter Antrieb dargestellt werden kann. Hierfür kann bei der Erfindung beispielsweise der dritte Planetenradsatz als asymmetrisches Verteilergetriebe verwendet werden, mittels welchem ein als Antriebsmoment fungierendes, von genau einer der elektrischen Maschinen beziehungsweise von genau einem der Rotoren bereitgestelltes Drehmoment in vorteilhafte Anteile zerlegt werden, um ein durch den ersten Planetenradsatz und den zweiten Planetenradsatz gebildetes Koppelgetriebe in dessen Differentialpunkt zu betreiben, um so einen Antrieb der Antriebsräder mittels der genau einen elektrischen Maschine zu ermöglichen. Der Einmotorenbetrieb ist somit ein besonders energieeffizienter und somit wirtschaftlicher Betriebsmodus. Besonders günstig erweisen sich dabei Koppelsysteme, die mit unterschiedlich leistungsfähigen elektrischen Maschinen betrieben werden können, da die weniger leistungsfähige, vorzugsweise wirkungsgradoptimiert ausgelegte, elektrische Maschine in einem effizienten Modus als einzige Fahrmaschine genutzt werden kann. Dadurch ist der Antrieb durch eine besonders hohe Varianz zwischen Wirtschaftlichkeit beziehungsweise Effizienz und Leistungsfähigkeit gekennzeichnet.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Zeichnung zeigt in:
    • 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines elektrischen Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug;
    • 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems
    • 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems; und
    • 4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems.
  • In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform eines elektrischen Antriebssystems 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen. Somit weist das Kraftfahrzeug, welches einfach auch als Fahrzeug bezeichnet wird, in seinem vollständig hergestellten Zustand das elektrische Antriebssystem 10 auf, mittels welchem das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Das Kraftfahrzeug weist wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete Achsen auf. Die jeweilige Achse weist wenigstens oder genau zwei auch als Fahrzeugräder bezeichnete Räder auf, wobei die jeweiligen Räder der jeweiligen Achse auf in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Beispielsweise ist das Antriebssystem 10 wenigstens oder genau einer der Achsen zugeordnet, sodass mittels des elektrischen Antriebssystems 10 wenigstens oder nur die Räder der Achse angetrieben werden können, der das elektrische Antriebssystem 10 zugeordnet ist. Die mittels des elektrischen Antriebssystems 10 antreibbaren Räder werden auch als Antriebsräder bezeichnet. Die Antriebsräder sind in 1 besonders schematisch dargestellt und mit 12 und 14 bezeichnet. Durch, insbesondere rein, elektrisches Antreiben der Antriebsräder 12 und 14 mittels des Antriebssystems 10 kann das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden. Das Antriebssystem 10 weist eine erste elektrische Maschine 16 auf, welche einen ersten Stator 18 und einen ersten Rotor 20 aufweist. Mittels des Stators 18 kann der Rotor 20 angetrieben und dadurch um eine erste Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 18 gedreht werden. Das Antriebssystem 10 weist ein in 1 besonders schematisch dargestelltes Gehäuse 22 auf, welches auch als Gehäuseeinrichtung oder Gehäuseelement bezeichnet wird. Dabei ist der Rotor 20 um die erste Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 18 und relativ zu dem Gehäuse 22 drehbar. Das Antriebssystem 10 umfasst außerdem eine zweite elektrische Maschine 24, welche einen zweiten Stator 26 und einen zweiten Rotor 28 aufweist. Mittels des Stators 26 kann der Rotor 28 angetrieben und dadurch um eine zweite Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 26 und relativ zu dem Gehäuse 22 gedreht werden. Bei der in 1 gezeigten, ersten Ausführungsform sind die elektrischen Maschinen 16 und 24 koaxial zueinander angeordnet, sodass die Maschinendrehachsen zusammenfallen. Die elektrische Maschine 16 kann über ihren Rotor 20 erste Drehmomente bereitstellen, welche auch als erste Momente oder erste Antriebsmomente oder erste Antriebsdrehmomente bezeichnet werden, und die zweite elektrische Maschine 24 kann über ihren zweiten Rotor 28 zweite Drehmomente bereitstellen, die auch als zweite Momente, zweite Antriebsmomente oder zweite Antriebsdrehmomente bezeichnet werden.
  • Das Antriebssystem 10 weist ein Planetengetriebe 30 auf, welches einen ersten Planetenradsatz 32 und einen zweiten Planetenradsatz 34 aufweist. Beispielsweise bilden die Planetenradsätze 32 und 34 ein Koppelgetriebe. Insbesondere kann das Planetengetriebe 30, insbesondere das Koppelgetriebe, ein Differentialgetriebe sein, welches auch als Differential, Achsdifferential oder Achsgetriebe bezeichnet werden kann. Dabei ist das Differentialgetriebe ein Planetendifferentialgetriebe, insbesondere mit einer auch als Torque-Vectoring oder Torque-Vectoring-Funktion bezeichneten Drehmomentenverteilungsfunktion.
  • Das Planetengetriebe 30 weist eine erste Eingangswelle 36, eine zweite Eingangswelle 38, eine erste Ausgangswelle 40 und eine zweite Ausgangswelle 42 auf. Die erste Eingangswelle 36 ist dazu ausgebildet, die von der ersten elektrischen Maschine 16 ausgehenden, das heißt von der elektrischen Maschine 16 über den Rotor 20 und somit von dem Rotor 20 bereitgestellten, ersten Drehmomente in das Planetengetriebe 30 einzuleiten. Die zweite Eingangswelle 38 ist dazu ausgebildet, die von der zweiten elektrischen Maschine 24 ausgehenden, zweiten Drehmomente, das heißt die von der elektrischen Maschine 24 über den Rotor 28 und somit von dem Rotor 28 bereitgestellten, zweiten Drehmomente in das Planetengetriebe 30 einzuleiten. Die erste Ausgangswelle 40 ist dazu ausgebildet, dritte Drehmomente, die beispielsweise aus den in das Planetengetriebe 30 eingeleiteten, ersten Drehmomenten und/oder zweiten Drehmomenten resultieren, aus dem Planetengetriebe 30 auszuleiten. Die zweite Ausgangswelle 42 ist dazu ausgebildet, vierte Drehmomente, die beispielsweise aus den in das Planetengetriebe 30 eingeleiteten, ersten Drehmomenten und/oder zweiten Drehmomenten resultieren, aus dem Planetengetriebe 30 auszuleiten. Die dritten Drehmomente werden beispielsweise auch als erste Abtriebsdrehmomente oder erste Abtriebsmomente bezeichnet, und die vierten Drehmomente werden beispielsweise auch als zweite Abtriebsdrehmomente oder zweite Abtriebsmomente bezeichnet. Insbesondere kann das jeweilige Drehmoment auch einfach als Moment bezeichnet werden.
  • Der erste Planetenradsatz 32 weist ein erstes Sonnenrad 44 sowie einen ersten Planetenträger 46 auf. Außerdem weist der erste Planetenradsatz 32 ein erstes Hohlrad 48 auf. Der zweite Planetenradsatz 34 weist ein zweites Sonnenrad 49, einen zweiten Planetenträger 50 und ein zweites Hohlrad 52 auf.
  • Bei der ersten Ausführungsform ist das erste Sonnenrad 44 des ersten Planetenradsatzes 32 ein erstes Element des ersten Planetenradsatzes 32, dessen erstes Element drehfest mit dem ersten Rotor 20 verbindbar ist. Bei der ersten Ausführungsform ist der erste Planetenträger 46 ein zweites Element des ersten Planetenradsatzes 32, dessen zweites Element, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Ausgangswelle 40 verbunden ist. Des Weiteren ist bei der ersten Ausführungsform das erste Hohlrad 48 ein drittes Element des ersten Planetenradsatzes 32, dessen drittes Element, insbesondere permanent, drehfest mit der Ausgangswelle 42 verbunden ist. Bei der ersten Ausführungsform ist das zweite Sonnenrad 49 des zweiten Planetenradsatzes 34 ein viertes Element des zweiten Planetenradsatzes 34, dessen viertes Element drehfest mit dem zweiten Rotor 28 verbindbar ist. Des Weiteren ist bei der ersten Ausführungsform der zweite Planetenträger 50 des zweiten Planetenradsatzes 34 ein fünftes Element des zweiten Planetenradsatzes 34, dessen fünftes Element, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Element, vorliegend mit dem ersten Planetenträger 46, verbunden ist.
  • Um nun eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit sowie eine besonders kompakte Bauweise und einen besonders effizienten Betrieb realisieren zu können, weist der zweite Planetenradsatz 34 ein, insbesondere permanent, drehfest mit dem dritten Element, bei der ersten Ausführungsform mit dem Hohlrad 48, verbundenes, sechstes Element auf, welches bei der ersten Ausführungsform das zweite Hohlrad 52 ist. Des Weiteren weisen das Planetengetriebe 30 und somit das Antriebssystem 10 einen zusätzlich zu den Planetenradsätzen 32 und 34 vorgesehenen, dritten Planetenradsatz 54 auf, welcher ein drittes Sonnenrad 56, einen dritten Planetenträger 58 und ein drittes Hohlrad 60 aufweist. Bei der ersten Ausführungsform ist das dritte Sonnenrad 56 des dritten Planetenradsatzes 54 ein siebtes Element des dritten Planetenradsatzes 54, dessen siebtes Element bei der ersten Ausführungsform, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Element, vorliegend mit dem ersten Sonnenrad 44, verbunden ist. Bei der ersten Ausführungsform ist der dritte Planetenträger 58 des dritten Planetenradsatzes 54 ein achtes Element des dritten Planetenradsatzes 54, dessen achtes Element bei der ersten Ausführungsform drehfest mit dem ersten Rotor 20 verbindbar ist. Außerdem ist bei der ersten Ausführungsform das dritte Hohlrad 60 des dritten Planetenradsatzes 54 ein neuntes Element des dritten Planetenradsatzes 54, dessen neuntes Element bei der ersten Ausführungsform, insbesondere permanent, drehfest mit dem vierten Element, das heißt vorliegend mit dem zweiten Sonnenrad 49, verbunden ist. Somit ist vorliegend das zweite Sonnenrad 49 über das insbesondere permanent drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 49 verbundene dritten Hohlrad 60 drehfest mit dem zweiten Rotor 28 verbindbar, welcher mit dem dritten Hohlrad 60 drehfest verbindbar ist.
  • Des Weiteren ist es bei der ersten Ausführungsform vorgesehen, dass eine erste, auch mit i1 bezeichnete Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes 32 den gleichen Betrag sowie ein entgegengesetztes mathematisches Vorzeichen im Vergleich zu einer auch mit i2 bezeichneten, zweiten Standübersetzung des zweiten Planetenradsatzes 34 aufweist, wobei es bei der ersten Ausführungsform insbesondere vorgesehen ist, dass die erste Standübersetzung i1 -2 und die zweite Standübersetzung i2 +2 beträgt. Der dritte Planetenradsatz 54 weist eine auch mit i0 bezeichnete, dritte Standübersetzung auf, welche beispielsweise bei der ersten Ausführungsform 5/3, mithin 1,667 beträgt.
  • Der dritte Planetenradsatz 54 ist ein insbesondere asymmetrisches Verteilergetriebe oder kann als insbesondere asymmetrisches Verteilergetriebe verwendet werden, mittels welchem beispielsweise ein in das Verteilergetriebe eingeleitetes Gesamtdrehmoment in vorteilhafte und/oder erforderliche Anteile zerlegt werden kann oder zerlegt wird, insbesondere um das Koppelgetriebe in dessen Differentialpunkt zu betreiben. Das Gesamtdrehmoment resultiert beispielsweise aus dem jeweiligen, in das Verteilergetriebe eingeleiteten, ersten Drehmoment und/oder aus dem jeweiligen, in das Verteilergetriebe eingeleiteten, zweiten Drehmoment. Die Anteile sind beispielsweise jeweilige Drehmomente, die, insbesondere von dem Verteilergetriebe, in das Koppelgetriebe, vorliegend beispielsweise über die Sonnenräder 44 und 49, eingeleitet werden oder eingeleitet werden können. Beispielsweise ist das Antriebssystem 10 in einem Einmotorenbetrieb betreibbar, in welchem bezogen auf die elektrischen Maschinen 16 und 24 ausschließlich eine der elektrischen Maschinen 16 und 24 das jeweilige Antriebsmoment bereitstellt. Insbesondere in dem Einmotorenbetrieb resultiert das Gesamtdrehmoment aus dem von der genau einen elektrischen Maschine 16 beziehungsweise 24 bereitgestellten Antriebsmoment. Die jeweilige elektrische Maschine 16 beziehungsweise 24 wird auch als Motor, Maschine oder Fahrmaschine bezeichnet.
  • Bei der ersten Ausführungsform ist der erste Planetenträger 46 als ein Einfachplanetenträger ausgebildet, an welchem erste Planetenräder 62 drehbar gehalten oder gelagert sind. Das jeweilige, erste Planetenrad 62 kämmt beispielsweise, insbesondere gleichzeitig, mit dem ersten Sonnenrad 44 und mit dem ersten Hohlrad 48. Bei der ersten Ausführungsform ist der zweite Planetenträger 50 beispielsweise als ein Doppelplanetenträger ausgebildet, an welchem zweite Planetenräder 64 und dritte Planetenräder 66 drehbar gehalten, insbesondere gelagert, sind.
  • Dabei ist es so, dass die zweiten Planetenräder 64 in Eingriff mit dem zweiten Sonnenrad 49, jedoch nicht in Eingriff mit dem zweiten Hohlrad 52, aber in Eingriff mit den dritten Planetenrädern 66 stehen. Außerdem stehen die dritten Planetenräder 66 in Eingriff mit dem zweiten Hohlrad 52, jedoch nicht in Eingriff mit dem zweiten Sonnenrad 49 aber in Eingriff mit den zweiten Planetenrädern 64. Somit kämmt beispielsweise das zweite Sonnenrad 49 mit den zweiten Planetenrädern 64, und die dritten Planetenräder 66 kämmen mit dem zweiten Hohlrad 52, wobei die Planetenräder 64 und 66 jeweils miteinander kämmen. Ferner kämmen die Planetenräder 64 nicht mit dem zweiten Hohlrad 52, und die Planetenräder 66 kämmen nicht mit dem zweiten Sonnenrad 49. Außerdem sind die ersten Planetenräder 62 getrennt von den zweiten Planetenrädern 64 und getrennt von den dritten Planetenrädern 66 ausgebildet.
  • Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das dritte Element und das sechste Element gleiche Verzahnungsdurchmesser und gleiche Zähnezahlen aufweisen. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das achte Element als eine Summenwelle des dritten Planetenradsatzes 54 ausgebildet ist.
  • Bei der ersten Ausführungsform weist das elektrische Antriebssystem 10 ein erstes Schaltelement SE1 auf, mittels welchem der erste Rotor 20 drehfest mit dem achten Element, mithin vorliegend mit dem dritten Planetenträger 58 des dritten Planetenradsatzes 54 verbindbar ist. Des Weiteren weist das Antriebssystem 10 ein zweites Schaltelement SE2 auf, mittels welchem das erste Element, mithin vorliegend der das erste Sonnenrad 44 des ersten Planetenradsatzes 32, drehfest mit dem ersten Rotor 20 verbindbar ist. Des Weiteren weist bei der ersten Ausführungsform das elektrische Antriebssystem 10 ein drittes Schaltelement SE3 auf, mittels welchem bei der ersten Ausführungsform das vierte Element, mithin vorliegend das zweite Sonnenrad 49 des zweiten Planetenradsatzes 34, drehfest mit dem zweiten Rotor 28 verbindbar ist.
  • Gemäß 1 befindet sich das Antriebssystem 10 in einem solchen Schaltzustand, in welchem mittels des ersten Schaltelements SE1 der dritte Planetenträger 58 drehfest mit dem ersten Rotor 20 verbunden ist, wobei das zweite Schaltelement SE2 offen steht und somit um die zweite Maschinendrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem ersten Rotor 20 und dem ersten Sonnenrad 44 zulässt, und wobei das dritte Schaltelement SE3 offen steht und um die zweite Maschinendrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem zweiten Rotor 28 und dem dritten Hohlrad 60 zulässt. Gemäß 1 ist somit der zweite Rotor 28 beziehungsweise die elektrische Maschine 24 von dem Planetengetriebe 30 entkoppelt beziehungsweise abgekoppelt, was beispielsweise in dem Einmotorenbetrieb der Fall sein kann beziehungsweise wodurch der Einmotorenbetrieb mittels der ersten elektrischen Maschine 16 realisiert werden kann.
  • Des Weiteren ist es bei der ersten Ausführungsform vorgesehen, dass die Eingangswelle 36, insbesondere permanent, drehfest mit dem Hohlrad 60 verbunden ist, wobei die Eingangswelle 36, insbesondere über das Hohlrad 60, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 49 verbunden ist. Außerdem ist beispielsweise vorliegend die Eingangswelle 38, insbesondere permanent, drehfest mit dem Planetenträger 58 verbunden, welcher beispielsweise bei der ersten Ausführungsform als ein Einfachplanetenträger ausgebildet ist.
  • 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform des Antriebssystems 10. Bei der zweiten Ausführungsform weist das Antriebssystem 10 ein erstes Schaltelement SE1 auf, mittels welchem der erste Rotor 20 drehfest mit dem achten Element, vorliegend mit dem dritten Planetenträger 58 des dritten Planetenradsatzes 54, verbindbar ist. Des Weiteren weist das Antriebssystem 10 bei der zweiten Ausführungsform ein zweites Schaltelement SE2 auf, mittels welchem der erste Rotor 20 drehfest mit dem ersten Element, vorliegend mit dem ersten Sonnenrad 44 des ersten Planetenradsatzes 32, verbindbar ist. Das Antriebssystem 10 weist bei der zweiten Ausführungsform außerdem ein drittes Schaltelement SE3 auf, mittels welchem der zweite Rotor 28 drehfest mit dem vierten Element, vorliegend mit dem zweiten Sonnenrad 49 des zweiten Planetenradsatzes 34, verbindbar ist.
  • Vorgesehen ist des Weiteren ein viertes Schaltelement SE4, mittels welchem das siebte Element, vorliegend das dritte Sonnenrad 56 des dritten Planetenradsatzes 54, drehfest mit dem ersten Element, vorliegend mit dem ersten Sonnenrad 44, verbindbar ist. Vorgesehen ist außerdem ein fünftes Schaltelement SE5, mittels welchem das neunte Element, vorliegend das dritte Hohlrad 60, des dritten Planetenradsatzes 54 drehfest mit dem vierten Element, vorliegend mit dem zweiten Sonnenrad 49 des zweiten Planetenradsatzes 34, verbindbar ist.
  • 2 zeigt die zweite Ausführungsform in einem Zustand, in welchem das erste Schaltelement SE1 geschlossen ist, das zweite Schaltelement SE2 offen ist, das dritte Schaltelement SE3 offen ist, das vierte Schaltelement SE4 geschlossen ist und das fünfte Schaltelement SE5 geschlossen ist.
  • 3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Antriebssystems 10. Bei der dritten Ausführungsform ist das neunte Element, vorliegend das dritte Hohlrad 60 permanent drehfest mit dem vierten Element, vorliegend mit dem zweiten Sonnenrad 49, verbunden. Außerdem ist der zweite Rotor 28 permanent drehfest mit dem achten Element, mithin mit dem dritten Planetenträger 58, verbunden.
    Dabei ist ein drittes Schaltelement SE3 vorgesehen, mittels welchem das neunte Element, vorliegend das Hohlrad 60, drehfest mit dem zweiten Rotor 28 und somit mit dem achten Element, mithin mit dem Planetenträger 58, verbindbar ist. Das dritte Schaltelement SE3 verbindet folglich auch das vierte Element, das heißt das zweite Sonnenrad 49, drehfest mit dem zweiten Rotor 28.
    Vorgesehen ist auch ein zweites Schaltelement SE2, mittels welchem der erste Rotor 20 drehfest mit dem ersten Element, das heißt dem ersten Sonnenrad 44, verbindbar ist. Des Weiteren ist ein viertes Schaltelement SE4 vorgesehen, mittels welchem das siebte Element, hier das dritte Sonnenrad 56, drehfest mit dem ersten Element, hier das erste Sonnenrad 44, verbindbar ist.
  • 3 zeigt die dritte Ausführungsform in einem Zustand, in welchem das zweite Schaltelement SE2 offen ist, das dritte Schaltelement SE3 ebenfalls offen ist und das vierte Schaltelement SE4 geschlossen ist.
  • Bei der Ausführungsform der 3 können vorzugsweise und wie bei der Ausführungsform der 2 das zweite Schaltelement SE2 und das vierte Schaltelement SE4 zu einem weiteren gemeinsamen Zweistellungs-Schaltelement mit einem einzigen Aktor kombiniert werden.
  • Die zweite elektrische Maschine 24 wird auch mit M1 bezeichnet, und die erste elektrische Maschine 16 wird auch mit M2 bezeichnet. Dabei ist vorzugsweise die Maschine M1 eine leistungsoptimierte Maschine, mithin ein leistungsoptimierter Motor und somit die leistungsfähigere der beiden, auch als Motoren bezeichneten Maschinen M1 und M2.
  • Insbesondere bei der ersten Ausführungsform der 1 ist die Maschine M1 mittels des vorzugsweise formschlüssigen dritten Schaltelements SE3 insbesondere beliebiger Bauart von dem Planetengetriebe 30 abkoppelbar, das heißt beispielsweise von jeglichen anderen Elementen des auch als Antrieb bezeichneten Antriebssystems 10 trennbar. Insbesondere in dem Einmotorenbetrieb erfolgt ein Antreiben der Antriebsräder 12 und 14 bezogen auf die Maschinen M1 und M2 ausschließlich mittels der Maschine M2 beziehungsweise wird die Maschine M2, deren abgegebenes, auch als Motormoment bezeichnetes, Drehmoment in den Steg, mithin in den dritten Planetenträger 58, des als asymmetrisches Verteilergetriebe ausgebildeten oder wirkenden dritten Planetenradsatzes 54 über das vorzugsweise formschlüssige erste Schaltelement SE1 eingeleitet wird.
  • In einer besonders günstigen Ausgestaltung der 1 ist es denkbar, dass die Schaltelemente SE1 und SE2 zu einem ersten gemeinsamen Schaltelement kombiniert und mittels eines einzigen, gemeinsamen Aktors betätigt, mithin geschaltet, werden, da sie für einen Wechsel zwischen zwei Betriebsmodi des Antriebssystems 10 vorzugsweise stets gegensinnig betätigt werden können. Ein erster der Betriebsmodi ist beispielsweise der Einmotorenbetrieb. Ein zweiter der Betriebsmodi ist beispielsweise ein Modus, bei welchem beide Maschinen M1 und M2 Antriebsmomente bereitstellen und somit die Antriebsräder 12 und 14, insbesondere gleichzeitig, antreiben, insbesondere derart, dass die beiden Maschinen M1 und M2 drehmomentübertragend mit dem Planetengetriebe 30 gekoppelt sind. Das Antriebsmoment der Maschine M2 wird beispielsweise über Hohlrad und Sonne des asymmetrischen Verteilergetriebes in dem für das Betreiben des Koppelgetriebes in dessen Differentialpunkt entsprechenden Verhältnis von vorliegend 1,667 aufgeteilt und in die beiden Sonnenräder 44 und 49 des Koppelgetriebes eingeleitet, beispielsweise das höhere Moment des Hohlrades in die Sonne der Planetenstufe mit der Standübersetzung +2 des Koppelgetriebes, das geringere der Sonne des asymmetrischen Verteilergetriebes in die Sonne der Planetenstufe mit der Standübersetzung -2 des Koppelgetriebes. Damit verhält sich der auch als Achsantrieb bezeichnete Antrieb analog eines dreiwelligen, symmetrischen Differentials mit der wirkungsgradoptimierten Maschine M2 als einziger Antrieb. Damit ergibt sich eine besonders günstige Konstellation, da der Antrieb in einem energieeffizienten Modus bei geringen Leistungsanforderungen ausschließlich über die leistungsschwächere, wirkungsgradoptimiert ausgelegte Maschine M2 erfolgen kann, wodurch das Fahrzeug im Bereich geringer Leistungsanforderungen in einem besonders günstigen Energieverbrauchsmodus insbesondere in Form des Einmotorenbetriebs betrieben werden kann.
  • Bei Geradeausfahrt, wenn zwischen den Antriebsrädern 12 und 14 der Achse keine Differenzdrehzahl besteht, laufen so das Koppelgetriebe, wie das asymmetrische Verteilergetriebe, in Block mit der gleichen Drehzahl um, ohne Wälzverluste in den Verzahnungen zu verursachen. Um den auch als Leistungs- oder Performance-Modus bezeichneten, zweiten Betriebsmodus zu realisieren, wird beispielsweise mittels des Schaltelements SE1 die Maschine M1 über das Hohlrad 60 des asymmetrischen Verteilergetriebes an das zweite Sonnenrad 49 der Planetenstufe des Koppelgetriebes mit der Standübersetzung +2 angebunden, und die Maschine M2 wird mittels des vorzugsweise formschlüssigen Schaltelements SE3, insbesondere direkt, mit dem ersten Sonnenrad 44 der Planetenstufe mit der Standübersetzung -2 des Koppelgetriebes verbunden. Dadurch wird eine vorteilhafte, insbesondere gleichzeitige, Anbindung der Maschinen M2 und M1 an das Koppelgetriebe erreicht, wodurch der Achsantrieb ein besonders weitreichendes, aktorloses Torque-Vectoring allein über die entsprechende elektrische Ansteuerung der Maschinen M1 und M2 erlaubt. Bei Geradeausfahrt, wenn zwischen den Antriebsrädern 12 und 14 der Achse keine Differenzdrehzahl besteht, die beiden Maschinen M1 und M2 mit der gleichen Drehzahl antreiben, laufen so das Koppelgetriebe, wie das asymmetrische Verteilergetriebe, im Block mit der gleichen Drehzahl um, ohne Wälzverluste in den Verzahnungen zu verursachen.
  • Da sich das Koppelgetriebe gegenüber dem Vorzeichen des durchgeleiteten Momentes symmetrisch verhält, ist nicht nur ein aktorloses Torque-Vectoring im Zugbetrieb des Fahrzeugs möglich, sondern es eröffnen sich weitreichende Möglichkeiten eines ebenfalls aktorlosen eABS und/oder eESP im Schubbetrieb des Fahrzeugs, im Rekuperationsbetrieb der Maschinen M1 und M2. Als besonderer fahrdynamischer Vorteil solcher Systeme sei die höhere erreichbare Taktfrequenz der Modulation über die Ansteuerung der Maschinen M1 und M2 gegenüber klassischen ABS- und/oder ESP-Systeme, die diesbezüglich in der Regel über die hydraulische Fahrzeugbremse wirken.
  • Insbesondere bei der zweiten Ausführungsform ist es möglich, dass im zweiten Betriebsmodus das asymmetrische Verteilergetriebe vollständig aus dem Kraftfluss entkoppelt werden kann. Hierzu ist eine entsprechende Gestaltung der vorzugsweise formschlüssigen Schaltelemente SE1, SE2 und gegebenenfalls SE4 denkbar. Um diese Ausgestaltung des Achsantriebs insbesondere in dem ersten Betriebsmodus mit der wirkungsgradoptimierten Maschine M2 zu betreiben, wird die Maschine M1 von dem Planetengetriebe 30 entkoppelt, und insbesondere gleichzeitig ist das Hohlrad 60 des asymmetrischen Verteilergetriebes (dritter Planetenradsatz 54) drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 49 der Planetenstufe mit der Standübersetzung +2 des Koppelgetriebes verbunden. Des Weiteren ist die Maschine M2, insbesondere deren Rotor, vorzugsweise formschlüssig, drehfest mit dem Steg, mithin mit dem dritten Planetenträger 58 des asymmetrischen Verteilergetriebes, verbunden. Ferner ist vorzugsweise das dritte Sonnenrad 56 des asymmetrischen Verteilergetriebes drehfest mit dem ersten Sonnenrad 44 der Planetenstufe mit der Standübersetzung -2 des Koppelgetriebes verbunden.
  • Vorzugsweise ist es bei der zweiten Ausführungsform der 2 vorgesehen, dass die Schaltelemente SE2 und SE4 zu einem zweiten gemeinsamen Schaltelement mit zwei Stufen kombiniert werden. Dabei ist die Zweistufigkeit insbesondere so zu verstehen, dass zwischen einer Stufe S1, bei welcher das erste Element, mithin das erste Sonnenrad 44, drehfest mit dem ersten Rotor 20 verbunden ist, und einer Stufe S2, bei welcher das erste Element, mithin das erste Sonnenrad 44, drehfest mit dem siebten Element, mithin dem dritten Sonnenrad 56, verbunden ist, umgeschaltet werden kann.
  • Im Hinblick auf die zweite Ausführungsform verbindet in dem zweiten Betriebsmodus das dritte Schaltelement SE3, insbesondere formschlüssig, die Maschine M1 beziehungsweise deren zweiten Rotor 28 drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 49 der Planetenstufe mit der Standübersetzung +2 des Koppelgetriebes, und das zweite Schaltelement SE2, insbesondere formschlüssig, die Maschine M2 beziehungsweise deren ersten Rotor 20 drehfest mit dem ersten Sonnenrad 44 der Planetenstufe mit der Standübersetzung -2 des Koppelgetriebes. Dabei ist beispielsweise die zweite Stufe S1' des zweiten gemeinsamen Schaltelements beziehungsweise das vierte Schaltelement SE4 inaktiv, sodass beispielsweise das dritte Sonnenrad 56 nicht drehfest mit dem ersten Sonnenrad 44 verbunden ist. Hierdurch kann ein vorteilhafter Leistungsfluss realisiert werden, wobei die Torque-Vectoring-Funktion mithilfe der beiden Maschinen M1 und M2 erreicht werden kann. Des Weiteren kann hierdurch das asymmetrische Verteilergetriebe vollständig aus dem Kraftfluss entfernt werden, keines seiner Elemente ist nach außen mit einem anderen Element des Achsantriebs verbunden, wodurch ein Wirkungsgradvorteil erreicht werden kann.
  • Insgesamt ist erkennbar, dass in dem energieeffizienten, ersten Betriebsmodus bezogen auf die Maschinen M1 und M2 ausschließlich die leistungsstärkere Maschine M1 zum Antrieb genutzt werden kann oder genutzt wird, während die jeweils andere Maschine, insbesondere vorliegend die Maschine M2, abgeschaltet ist. Im zweiten Betriebsmodus werden die Antriebsräder 12 und 14 beispielsweise mittels beider Maschinen M1 und M2 angetrieben, wobei eine besonders vorteilhafte Drehmomentenverteilungsfunktion darstellbar ist.
  • Zudem sind auch noch weitere Ausgestaltungen des gleichen Prinzips, welches ein weitreichendes Torque-Vectoring ermöglicht, als es mit zwei radindividuellen, voneinander unabhängigen Motoren möglich ist, über ein asymmetrisches Verteilergetriebe mit der an die Standübersetzung der Planetenstufen des Koppelsystems hiermit als abgedeckt zu betrachten. Im Falle der hier beschriebenen Ausführungsformen mit den Standübersetzungen +2 -2 der einzelnen, das Koppelsystem bildenden Planetenstufen, wobei das asymmetrische Verteilergetriebe die Standübersetzung 1,667 aufweist, um das Koppelgetriebe mit einer einzigen Fahrmaschine zu betreiben, sticht, aufgrund der aufgezeigten Möglichkeit, einen durchaus leistungsfähigen und fahrdynamisch besonders vorteilhaften Achsantrieb mit lediglich der weniger leistungsfähigen, daher vorzugsweise wirkungsgradoptimierten Maschine M2 in dem ersten Betriebsmodus zu betreiben, als besonders vorteilhaft aus der Masse der Möglichkeiten hervor. Damit kann ein im zweiten Betriebsmodus fahrdynamisch besonders leistungsfähiges Fahrzeug in dem Einmotorenmodus (erster Betriebsmodus) besonders ökonomisch im Bereich geringer Leistungsanforderungen betrieben werden, wodurch eine besonders hohe Variabilität des Fahrzeugeinsatzes gewährleistet werden kann.
  • Um die fahrdynamischen Möglichkeiten des Fahrzeugs weiter zu verbessern, können alle vorgestellten Varianten beziehungsweise Ausführungsformen mit einer Differentialsperre ergänzt werden, die sich etwa als aktiv ansteuerbare Reibkupplung zwischen dem Steg und dem Hohlrad des Koppelgetriebes, mithin beispielsweise zwischen dem Planetenträger 46 beziehungsweise 50 und dem Hohlrad 48 beziehungsweise 52 anbietet.
  • Wenn bei der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform das zweite Schaltelement SE2 und das vierte Schaltelement SE4 nicht zu einem gemeinsamen Schaltelement zusammengefasst werden, kann, wenn der erste Rotor 20 drehfest mit dem achten Element verbunden ist, und wenn bei dieser zweiten Ausführungsform das siebte Element drehfest mit dem ersten Element verbunden ist, das Schaltelement SE2 als ein Verblockungsschaltelement für den dritten Planetenradsatz 54 wirken.
  • Im Hinblick auf die dritte Ausführungsform ist die Maschine M1 beziehungsweise ihr zweiter Rotor 28 vorzugsweise permanent drehfest mit dem achten Element verbunden, und das neunte Element ist vorzugsweise permanent drehfest mit dem vierten Element verbunden, und das dritte Schaltelement SE3 ist hier als Verblockungsschaltelement für den dritten Planetenradsatz 54 ausgebildet.
  • 4 zeigt schließlich eine vierte Ausführungsform, die fast identisch mit der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform ist.
  • Als wesentlicher Unterschied zur ersten Ausführungsform sind in der vierten Ausführungsform der erste Rotor 20 und das vierte Element permanent drehfest miteinander verbunden. Mit anderen Worten sind in der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform das zweite Sonnenrad 49 und der zweite Rotor 20 permanent drehfest miteinander verbunden. Bei der vierten Ausführungsform wird somit auf das dritte Schaltelement SE3 verzichtet.
  • Wesentlich vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist die Kombination des ersten Schaltelementes und des zweiten Schaltelementes (jeweils in der Form und Funktion der ersten Ausführungsform) mit dem Feature der permanent drehfesten Verbindung des zweiten Rotors mit dem vierten Element beziehungsweise dem zweiten Sonnenrad.
  • Bei der vierten Ausführungsform ist ebenfalls ein Quasi-Einmotorenbetrieb möglich, bei welchem ein Antreiben der Antriebsräder 12 und 14 bezogen auf die Maschinen M1 und M2 fast ausschließlich mittels der wirkungsgradoptimierten Maschine M2, hier über die erste elektrische Maschine 16 beziehungsweise deren ersten Rotor 20, erfolgt. Zum Zwecke dieses Quasi-Einmotorenbetriebs der vierten Ausführungsform ist das erste Schaltelement SE1 geschlossen, wodurch der erste Rotor 20 drehfest dem dritten Planetenträger 58 verbunden ist. Das zweite Schaltelement SE2 ist in dem Einmotorenbetrieb der vierten Ausführungsform offen. In 4 ist der Schaltzustand dieses Einmotorenbetriebs der vierten Ausführungsform dargestellt. Die Maschine M1, das heißt die zweite elektrische Maschine 24, dreht dabei lastlos mit, oder aber es kann durch Aufbringen eines vergleichsweise geringen (positiven oder negativen) Drehmomentes über die zweite elektrische Maschine 24 ein weitgehend symmetrisches Torque Vectoring erhalten werden.
  • Von Vorteil ist bei der vierten Ausführungsform, dass eine Torque Vectoring-Fähigkeit in allen Schaltzuständen gegeben ist. Außerdem wird gegenüber der ersten Ausführungsform ein Schaltelement eingespart. Der Nachteil von (geringen) Wirkungsgradverlusten in dem Quasi-Einmotorenbetrieb der vierten Ausführungsform kann somit, zumindest bei geeigneter Auslegung der beiden elektrischen Maschinen 16, 24, in Kauf genommen werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Antriebssystem
    12
    Antriebsrad
    14
    Antriebsrad
    16
    erste elektrische Maschine
    18
    erster Stator
    20
    erster Rotor
    22
    Gehäuse
    24
    zweite elektrische Maschine
    26
    zweiter Stator
    28
    zweiter Rotor
    30
    Planetengetriebe
    32
    erster Planetenradsatz
    34
    zweiter Planetenradsatz
    36
    erste Eingangswelle
    38
    zweite Eingangswelle
    40
    erste Ausgangswelle
    42
    zweite Ausgangswelle
    44
    Sonnenrad
    46
    Planetenträger
    48
    Hohlrad
    49
    Sonnenrad
    50
    Planetenträger
    52
    Hohlrad
    54
    dritter Planetenradsatz
    56
    Sonnenrad
    58
    Planetenträger
    60
    Hohlrad
    62
    Planetenrad
    64
    Planetenrad
    66
    Planetenrad
    SE1
    Schaltelement
    SE2
    Schaltelement
    SE3
    Schaltelement
    SE4
    Schaltelement
    SE5
    Schaltelement

Claims (11)

  1. Elektrisches Antriebssystem (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten elektrischen Maschine (16) mit einem ersten Rotor (20), mit einer zweiten elektrischen Maschine (24) mit einem zweiten Rotor (28), und mit einem Planetengetriebe (30), welches einen ersten Planetenradsatz (32), einen zweiten Planetenradsatz (34), eine erste Eingangswelle (36), eine zweite Eingangswelle (38), eine erste Ausgangswelle (40) und eine zweite Ausgangswelle (42) aufweist, wobei: - die erste Eingangswelle (36) dazu ausgebildet ist, von der ersten elektrischen Maschine (16) ausgehende, erste Drehmomente in das Planetengetriebe (30) einzuleiten, - die zweite Eingangswelle (38) dazu ausgebildet ist, von der zweiten elektrischen Maschine (24) ausgehende, zweite Drehmomente in das Planetengetriebe (30) einzuleiten, - die erste Ausgangswelle (40) dazu ausgebildet ist, dritte Drehmomente aus dem Planetengetriebe (30) auszuleiten, - die zweite Ausgangswelle (42) dazu ausgebildet ist, vierte Drehmomente aus dem Planetengetriebe (30) auszuleiten, - der erste Planetenradsatz (32) ein drehfest mit dem ersten Rotor (20) verbindbares, erstes Element, ein drehfest mit der ersten Ausgangswelle (40) verbundenes, zweites Element und ein drehfest mit der zweiten Ausgangswelle (42) verbundenes, drittes Element aufweist, - der zweite Planetenradsatz (34) ein drehfest mit dem zweiten Rotor (28) verbundenes oder verbindbares viertes Element und ein drehfest mit dem zweiten Element verbundenes, fünftes Element aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass: - der zweite Planetenradsatz (34) ein drehfest mit dem dritten Element verbundenes, sechstes Element aufweist, und - ein dritter Planetenradsatz (54) vorgesehen ist, der ein drehfest mit dem ersten Element verbundenes oder verbindbares, siebtes Element, ein drehfest mit dem ersten Rotor (20) oder dem zweiten Rotor (28) verbundenes oder verbindbares achtes Element und ein drehfest mit dem vierten Element verbundenes oder verbindbares neuntes Element aufweist.
  2. Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes (32) den gleichen Betrag sowie ein entgegengesetztes Vorzeichen im Vergleich zu einer zweiten Standübersetzung des zweiten Planetenradsatzes (34) aufweist.
  3. Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Standübersetzung einen Wert von -2, die zweite Standübersetzung einen Wert von +2 und eine dritte Standübersetzung des dritten Planetenradsatzes einen Wert von im Wesentlichen 5/3 aufweist.
  4. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: - das zweite Element als ein erster Planetenträger (46) des ersten Planetenradsatzes (32) in Form eines Einfachplanententrägers mit ersten Planetenrädern (62) ausgebildet ist, - das fünfte Element als ein zweiter Planetenträger (50) des zweiten Planetenradsatzes (34) in Form eines Doppelplanetenträgers mit zweiten Planetenrädern (64) und dritten Planetenrädern (66) ausgebildet ist, und - die ersten Planetenräder (62) getrennt von den zweiten Planetenrädern (64) und getrennt von den dritten Planetenrädern (66) ausgebildet sind.
  5. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Element und das sechste Element gleiche Verzahnungsdurchmesser sowie gleiche Zähnezahlen aufweisen.
  6. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das achte Element als eine Summenwelle des dritten Planetenradsatzes (54) ausgebildet ist.
  7. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - ein erstes Schaltelement (SE1), welches dazu ausgebildet ist, den ersten Rotor (20) oder den zweiten Rotor (28) drehfest mit dem achten Element zu verbinden, und - ein zweites Schaltelement (SE2), welches dazu ausgebildet ist, den ersten Rotor (20) drehfest mit dem ersten Element zu verbinden.
  8. Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch: ein drittes Schaltelement (SE3), welches dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor (28) drehfest mit dem vierten Element zu verbinden.
  9. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: - das erste Element als ein erstes Sonnenrad (44) ausgebildet ist, - das vierte Element als ein zweites Sonnenrad (49) ausgebildet ist, - das dritte Element als ein erstes Hohlrad (48) ausgebildet ist, und - das sechste Element als ein zweites Hohlrad (52) ausgebildet ist.
  10. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Verblockungsschaltelement, welches dazu ausgebildet ist, zwei nicht permanent drehfest miteinander verbundene Elemente des ersten Planetenradsatzes (32) und des zweiten Planetenradsatzes (34) drehfest miteinander zu verbinden.
  11. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Planetenradsätze (32, 34, 54) und die beiden Rotoren (20, 28) allesamt koaxial zueinander angeordnet sind.
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