DE102022123943A1 - DRIVE UNIT, TRANSMISSION UNIT AND VEHICLE - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit mit einem ersten Elektromotor und einem zweiten Elektromotor, wobei der erste Elektromotor einen Resolver aufweist und wobei der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor mechanisch miteinander gekoppelt sind.The invention relates to a drive unit with a first electric motor and a second electric motor, the first electric motor having a resolver and the first electric motor and the second electric motor being mechanically coupled to one another.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit, eine Getriebeeinheit sowie ein Fahrzeug.The invention relates to a drive unit, a transmission unit and a vehicle.

In vielen Fahrzeugen werden heutzutage elektrische Antriebe, also Elektromotoren, verbaut, um zumindest während des Betriebs die Emissionen zu reduzieren. Bei dem Betrieb von Fahrzeugten ist es notwendig eine höhere Leistung zu erhalten oder mehrere Elektromotoren zu verbauen, um diese bei einer höheren Leistungsanforderung gemeinsam betreiben zu können. Allerdings ist es bei der Verwendung zweier oder mehr Elektromotoren notwendig, dass die Position der jeweiligen Rotoren bekannt ist. Hierfür sind entweder spezielle und teure Bauteile und/oder aufwendige Steuerungen notwendig.Electric drives, i.e. electric motors, are installed in many vehicles today in order to reduce emissions, at least during operation. When operating vehicles, it is necessary to obtain higher performance or to install several electric motors in order to be able to operate them together when higher performance requirements are required. However, when using two or more electric motors, it is necessary that the position of the respective rotors is known. This requires either special and expensive components and/or complex controls.

Der hier vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Seite zu stellen.The present invention is based on the object of providing an improvement or an alternative to the prior art.

Nach einem ersten Aspekt löst die gestellte Aufgabe eine Antriebseinheit mit einem ersten Elektromotor und einem zweiten Elektromotor, wobei der erste Elektromotor einen Resolver aufweist und wobei der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor mechanisch miteinander gekoppelt.According to a first aspect, the stated task solves a drive unit with a first electric motor and a second electric motor, wherein the first electric motor has a resolver and wherein the first electric motor and the second electric motor are mechanically coupled to one another.

Begrifflich sei hierzu folgendes erläutert:

  • Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und unbestimmte Zahlenangaben wie „ein...“, „zwei...“ usw. im Regelfall als mindestens-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht etwa aus dem Kontext oder dem konkreten Text einer bestimmten Stelle ergibt, dass etwa dort nur „genau ein...“, „genau zwei...“ usw. gemeint sein soll. Weiterhin sind alle Zahlenangaben sowie Angaben zu Verfahrensparametern und/oder Vorrichtungsparametern im technischen Sinne zu verstehen, d.h. als mit den üblichen Toleranzen versehen zu verstehen. Auch aus der expliziten Angabe der Einschränkung „wenigstens“ oder „mindestens“ o.ä. darf nicht geschlossen werden, dass bei der einfachen Verwendung von „ein“, also ohne die Angabe von „wenigstens“ o.ä., ein „genau ein“ gemeint ist.
The following is explained conceptually:
  • It should be expressly pointed out that in the context of the present patent application, indefinite articles and indefinite numbers such as "one...", "two..." etc. should generally be understood as at least information, i.e. as "at least one ...", "at least two..." etc., unless the context or the specific text of a particular passage shows that there is only "exactly one...", "exactly two..." etc. should be meant. Furthermore, all numerical information as well as information on process parameters and/or device parameters are to be understood in the technical sense, that is to say as provided with the usual tolerances. Even from the explicit specification of the restriction “at least” or “at least” or similar, it should not be concluded that the simple use of “a”, i.e. without specifying “at least” or similar, means “exactly one”. " is meant.

Unter einem Resolver wird dabei ein Messinstrument verstanden, das zur Bestimmung der Winkellage und Drehzahl eines Rotors dient. Dabei handelt es sich um eine besonders robuste Bauform des Winkelgebers. Dieser sitzt direkt an der Welle des Motors und nimmt deren Rotation auf. Mittels des Resolvers wird also die Position des Rotors bestimmt.A resolver is a measuring instrument that is used to determine the angular position and speed of a rotor. This is a particularly robust design of the angle encoder. This sits directly on the motor shaft and records its rotation. The position of the rotor is determined using the resolver.

Dabei können die beiden Elektromotoren, das heißt der erste und der zweite Elektromotor, gleiche oder unterschiedlichen Leistungen zu Verfügung stellen. Bei gleichen Elektromotoren lassen sich die Elektromotoren gleichzeitig oder alternierend ansteuern, so dass einer durch den anderen ersetzt werden kann oder bei einer bestimmten Temperatur des ersten oder zweiten Elektromotors der zweite oder erste Elektromotor angesteuert wird, um den ersten oder zweiten Elektromotor zu schonen. Sind Elektromotoren unterschiedlicher Leistung verbaut, so können diese je nach Bedarf oder Betriebsmodus angesteuert werden.The two electric motors, i.e. the first and second electric motors, can provide the same or different services. With the same electric motors, the electric motors can be controlled simultaneously or alternately, so that one can be replaced by the other or at a certain temperature of the first or second electric motor, the second or first electric motor is controlled in order to protect the first or second electric motor. If electric motors of different power are installed, they can be controlled depending on requirements or operating mode.

Die mechanische Kopplung ist so zu verstehen, dass der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor so miteinander verbunden sind, dass diese bei der Bewegung immer in Verbindung stehen. Demnach kann aufgrund der Winkellage des Rotors des ersten Elektromotors auf die Winkellage des Rotors des zweiten Elektromotors geschlossen werden.The mechanical coupling is to be understood as meaning that the first electric motor and the second electric motor are connected to one another in such a way that they are always connected during movement. Accordingly, the angular position of the rotor of the second electric motor can be deduced based on the angular position of the rotor of the first electric motor.

Die mechanische Kopplung kann an den jeweiligen Wellen der Rotoren des ersten Elektromotors und des zweiten Elektromotors angeordnet sein. Dies ist besonders vorteilhaft, da sich die Kopplung an dieser Stelle einfach erzeugen lässt.The mechanical coupling can be arranged on the respective shafts of the rotors of the first electric motor and the second electric motor. This is particularly advantageous because the coupling can be easily created at this point.

Dadurch kann auf eine komplizierte Steuerung oder einen zweiten Resolver verzichtet werden. Dies optimiert den Bauraum der Antriebseinheit und reduziert die Kosten für die Antriebseinheit.This means there is no need for a complicated control system or a second resolver. This optimizes the installation space of the drive unit and reduces the costs for the drive unit.

Es ist denkbar, dass die mechanische Kopplung eine Zahnradübersetzung ist.It is conceivable that the mechanical coupling is a gear transmission.

Die Zahnradübersetzung setzt dabei an den Wellen der jeweiligen Rotoren des ersten und zweiten Elektromotors an und koppelt diese mechanisch. Somit bewegen sich die Elektromotoren im Gleichlauf bzw. in Abhängigkeit welcher der Elektromotoren angetrieben wird, bewegt sich der andere mit. Dabei können auch beide Elektromotoren angetrieben sein oder es wird einer der Elektromotoren angetrieben und der andere läuft im Leerlauf mit.The gear transmission is attached to the shafts of the respective rotors of the first and second electric motors and couples them mechanically. The electric motors therefore move in synchronism or depending on which electric motor is being driven, the other one moves with it. Both electric motors can be driven or one of the electric motors is driven and the other runs at idle.

Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass die Zahnradübersetzung 1:1 oder 1:1,5 oder 1:2 oder 0,8:1 oder 0,5:1 ist.Within the scope of the invention, it is conceivable that the gear ratio is 1:1 or 1:1.5 or 1:2 or 0.8:1 or 0.5:1.

Die Wahl der Übersetzung zwischen dem ersten Elektromotor und dem zweiten Elektromotor ist dabei abhängig von der Größe der beiden Elektromotoren, ihren jeweiligen Einsatz und die gewünschte Drehzahl des jeweiligen Elektromotors.The choice of the gear ratio between the first electric motor and the second electric motor depends on the size of the two electric motors, their respective use and the desired speed of the respective electric motor.

Ferner ist es denkbar, dass eine Datenschnittstelle vorgesehen ist, wobei die Datenschnittstelle ausgelegt ist, die Antriebseinheit datenkommunizierend mit einer Steuereinheit zu verbinden.Furthermore, it is conceivable that a data interface is provided, with the data interface point is designed to connect the drive unit to a control unit for data communication.

Dies ist besonders vorteilhaft für die Ansteuerung der Elektromotoren. Ferner kann die Steuerung, insbesondere die Fahrzeugsteuerung, Betriebsdaten der Elektromotoren über die Schnittstelle erfassen und diese beispielsweise dem Benutzer rück zu koppeln. Ferner kann hierdurch die Winkellage des ersten Elektromotors erfasst und die Winkellage des zweiten Elektromotors bestimmt werden.This is particularly advantageous for controlling the electric motors. Furthermore, the control, in particular the vehicle control, can record operating data of the electric motors via the interface and, for example, feed this back to the user. Furthermore, the angular position of the first electric motor can be detected and the angular position of the second electric motor can be determined.

Datenkommunizierend heißt hier, dass eine Funkverbindung oder eine Kabelverbindung zwischen der Schnittstelle und der Steuereinheit vorgesehen ist.Data communicating here means that a radio connection or a cable connection is provided between the interface and the control unit.

Ferner ist denkbar, dass die Datenschnittstelle ausgelegt ist, mittels der Steuereinheit den ersten Elektromotor und/oder den zweiten Elektromotor anzutreiben. Dabei kann weitergeben werden, dass nur einer der Elektromotoren angetrieben wird und der andere im Leerlauf läuft oder dass beide gleichzeitig laufen.Furthermore, it is conceivable that the data interface is designed to drive the first electric motor and/or the second electric motor by means of the control unit. It can be passed on that only one of the electric motors is being driven and the other is idling, or that both are running at the same time.

Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass der erste Elektromotor und/oder der zweite Elektromotor einen Mantel zum Wärmetauschen aufweisen. Dies erlaubt eine Kühlung des Elektromotors, wodurch zum einen die Leistung stabilisiert werden kann und andererseits die Lebensdauer des jeweiligen Elektromotors erhöht werden. Für die Steuerung der Kühlung sind Temperatursensoren in den Elektromotoren vorgesehen, die ein angepasste Kühlung erlauben. Die Daten der Temperatursensoren werden über die Schnittstelle an die Steuereinheit weitergegeben.Within the scope of the invention, it is conceivable that the first electric motor and/or the second electric motor have a jacket for heat exchange. This allows the electric motor to be cooled, which, on the one hand, stabilizes the performance and, on the other hand, increases the service life of the respective electric motor. To control the cooling, temperature sensors are provided in the electric motors, which allow adapted cooling. The data from the temperature sensors is passed on to the control unit via the interface.

Ferner ist es denkbar, dass zumindest ein Element der Zahnradübersetzung als Aufnahme für zusätzliche Antriebselemente ausgelegt.Furthermore, it is conceivable that at least one element of the gear transmission is designed as a receptacle for additional drive elements.

Dabei kann der Bauraum platzsparend genutzt werden. Ferner können sich Bauteile zum Antrieb Elektromotoren gespart werden. Dies wiederum reduziert die Kosten der Antriebseinheit.The installation space can be used to save space. Furthermore, components for driving electric motors can be saved. This in turn reduces the cost of the drive unit.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe eine Getriebeeinheit mit einem Getriebegehäuse, einer Schnittstelle zum Ansteuern der Getriebeeinheit durch eine Steuereinheit und ein Getriebe umfassend eine Vielzahl von Zahnrädern, wobei das Getriebegehäuse ausgelegt ist, eine oben beschriebene Antriebseinheit aufzunehmen.According to a second aspect of the invention, the problem solved is a transmission unit with a transmission housing, an interface for controlling the transmission unit by a control unit and a transmission comprising a plurality of gears, the transmission housing being designed to accommodate a drive unit described above.

Im Rahmen der Erfindung ist denkbar, dass zumindest eines der Zahnräder der Vielzahl an Zahnrädern des Getriebes an einem Element der Zahnradübersetzung der Antriebseinheit angeordnet ist.Within the scope of the invention, it is conceivable that at least one of the gears of the plurality of gears of the transmission is arranged on an element of the gear transmission of the drive unit.

Dabei kann der Bauraum platzsparend genutzt werden. Ferner können sich Bauteile zum Antrieb Elektromotoren gespart werden. Dies wiederum reduziert die Kosten der Antriebseinheit.The installation space can be used to save space. Furthermore, components for driving electric motors can be saved. This in turn reduces the cost of the drive unit.

Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Fahrzeug mit einer oben beschriebenen Getriebeeinheit.According to a third aspect of the invention, the problem solved is a vehicle with a transmission unit described above.

Die Erfindung sei nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dort zeigen

  • 1 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit,
  • 2 schematische Darstellung einer Getriebeeinheit,
  • 3 schematische Darstellung eines Fahrzeuges.
The invention will be explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the drawings. Show there
  • 1 schematic representation of a drive unit according to the invention,
  • 2 schematic representation of a gear unit,
  • 3 schematic representation of a vehicle.

In 1 ist eine Antriebseinheit 1 mit einem ersten Elektromotor 2 und einem zweiten Elektromotor 4 dargestellt. Dabei weist der erste Elektromotor 2 einen Resolver 3. Der erste Elektromotor 2 und der zweite Elektromotor 4 sind mechanisch miteinander gekoppelt. Die mechanische Kopplung der beiden Elektromotoren 2, 4 ermöglicht die Bestimmung der Winkellage beider Elektromotoren 2, 4 mit nur einem Resolver 3.In 1 a drive unit 1 with a first electric motor 2 and a second electric motor 4 is shown. The first electric motor 2 has a resolver 3. The first electric motor 2 and the second electric motor 4 are mechanically coupled to one another. The mechanical coupling of the two electric motors 2, 4 enables the angular position of both electric motors 2, 4 to be determined with just one resolver 3.

Bei der hier dargestellten mechanischen Kopplung handelt es sich um eine Zahnradübersetzung 5 mit einer Übersetzung von 1:1. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei identische Elektromotoren 2, 4 verbaut. Durch die Übersetzung wird ein Gleichlauf der beiden Elektromotoren 2, 4 sichergestellt.The mechanical coupling shown here is a gear ratio 5 with a ratio of 1:1. In the present exemplary embodiment, two identical electric motors 2, 4 are installed. The translation ensures synchronization of the two electric motors 2, 4.

Für die Steuerung und/oder Regelung der Antriebseinheit 1 ist eine Datenschnittstelle 6 vorgesehen. Die Datenschnittstelle 6 ist ausgelegt, die Antriebseinheit 1 datenkommunizierend mit einer Steuereinheit 7 zu verbinden. Bei der Steuereinheit 7 kann es sich beispielsweise um eine Fahrzeugsteuerung 7 handeln. Dies ermöglicht eine Ansteuerung des ersten Elektromotors 2 und/oder des zweiten Elektromotors 4, wobei die Elektromotoren 2, 4 einzeln oder gemeinsam angesteuert und angetrieben werden.A data interface 6 is provided for controlling and/or regulating the drive unit 1. The data interface 6 is designed to connect the drive unit 1 to a control unit 7 for data communication. The control unit 7 can be a vehicle control 7, for example. This enables the first electric motor 2 and/or the second electric motor 4 to be controlled, with the electric motors 2, 4 being controlled and driven individually or together.

Um einen sicheren Betrieb des ersten Elektromotors 2 und des zweiten Elektromotors 4 sicher zu stellen, weisen der erste Elektromotor 2 und/oder der zweite Elektromotor 4 einen Mantel 8 zum Wärmetauschen auf.In order to ensure safe operation of the first electric motor 2 and the second electric motor 4, the first electric motor 2 and/or the second electric motor 4 have a jacket 8 for heat exchange.

Für eine platzsparende Auslegung der Antriebseinheit 1 ist zumindest ein Element der Zahnradübersetzung 5 als Aufnahme 9 für zusätzliche Antriebselemente ausgelegt.For a space-saving design of the drive unit 1, at least one element of the gear transmission 5 is designed as a receptacle 9 for additional drive elements.

In 2 ist die Getriebeeinheit 10 mit einem Getriebegehäuse 14, einer Datenschnittstelle 6 zum Ansteuern der Getriebeeinheit 10 durch eine Steuereinheit 7 und ein Getriebe 11 umfassend eine Vielzahl von Zahnrädern 12, wobei das Getriebegehäuse 14 ausgelegt ist, eine Antriebseinheit 1 gemäß 1 aufzunehmen.In 2 is the transmission unit 10 with a transmission housing 14, a data interface 6 for controlling the transmission unit 10 by a control unit 7 and a transmission 11 comprising a plurality of gears 12, the transmission housing 14 being designed to be a drive unit 1 according to 1 to record.

Dabei wird ein zumindest eines der Zahnräder 12 der Vielzahl von Zahnrädern 12 des Getriebes 11 von einem Element der Zahnradübersetzung 5 der Antriebseinheit 1 aufgenommen. Dies ermöglicht eine platzsparende Bauweise, die einfach in ihrer Handhabung ist.At least one of the gears 12 of the plurality of gears 12 of the transmission 11 is received by an element of the gear transmission 5 of the drive unit 1. This enables a space-saving design that is easy to handle.

In 3 ist ein Fahrzeug 13 mit einer Getriebeeinheit 10 gemäß 2 dargestellt.In 3 is a vehicle 13 with a transmission unit 10 according to 2 shown.

Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.The embodiments shown here represent only examples of the present invention and should therefore not be construed as limiting. Alternative embodiments contemplated by those skilled in the art are equally included within the scope of the present invention.

Liste der verwendeten BezugszeichenList of reference symbols used

11
AntriebseinheitDrive unit
22
ersten Elektromotorfirst electric motor
33
Resolverresolver
44
einem zweiten Elektromotora second electric motor
55
ZahnradübersetzungGear translation
66
DatenschnittstelleData interface
77
Steuereinheit, FahrzeugsteuerungControl unit, vehicle control
88th
MantelCoat
99
AufnahmeRecording
1010
GetriebeeinheitGear unit
1111
Getriebetransmission
1212
ZahnräderGears
1313
Fahrzeugvehicle
1414
GetriebegehäuseGearbox housing

Claims (10)

Antriebseinheit (1) für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug der Gruppe von Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen zugehörig ist, mit einem ersten Elektromotor (2) und einem zweiten Elektromotor (4), wobei der erste Elektromotor (2) einen Resolver (3) aufweist und wobei der erste Elektromotor (2) und der zweite Elektromotor (4) mechanisch miteinander gekoppelt sind.Drive unit (1) for a vehicle, the vehicle belonging to the group of commercial vehicles, special vehicles and mobile work machines, with a first electric motor (2) and a second electric motor (4), the first electric motor (2) having a resolver (3) and wherein the first electric motor (2) and the second electric motor (4) are mechanically coupled to one another. Antriebseinheit(1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Kopplung eine Zahnradübersetzung (5) ist.Drive unit (1). Claim 1 , characterized in that the mechanical coupling is a gear transmission (5). Antriebseinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradübersetzung (5) 1:1 oder 1:1,5 oder 1:2 oder 0,8:1 oder 0,5:1 ist.Drive unit (1). Claim 2 , characterized in that the gear ratio (5) is 1:1 or 1:1.5 or 1:2 or 0.8:1 or 0.5:1. Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Datenschnittstelle (6) vorgesehen ist, wobei die Datenschnittstelle (6) ausgelegt ist, die Antriebseinheit (1) datenkommunizierend mit einer Steuereinheit (7) zu verbinden.Drive unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a data interface (6) is provided, the data interface (6) being designed to connect the drive unit (1) to a control unit (7) in a data-communicating manner. Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenschnittstelle (6) ausgelegt ist, mittels der Steuereinheit (7) den ersten Elektromotor (2) und/oder den zweiten Elektromotor (4) anzutreiben.Drive unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the data interface (6) is designed to drive the first electric motor (2) and/or the second electric motor (4) by means of the control unit (7). Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Elektromotor (2) und/oder der zweite Elektromotor (4) einen Mantel (8) zum Wärmetauschen aufweisen.Drive unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first electric motor (2) and/or the second electric motor (4) have a jacket (8) for heat exchange. Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Element der Zahnradübersetzung als Aufnahme für zusätzliche Antriebselemente ausgelegt.Drive unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one element of the gear transmission is designed as a receptacle for additional drive elements. Getriebeeinheit (10) für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug der Gruppe von Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen zugehörig ist, mit einem Getriebegehäuse (14), einer Schnittstelle (6) zum Ansteuern der Getriebeeinheit (10) durch eine Steuereinheit (7) und ein Getriebe (11) umfassend eine Vielzahl von Zahnrädern (12), wobei das Getriebegehäuse (14) ausgelegt ist, eine Antriebseinheit (1) gemäß der vorhergehenden Ansprüche aufzunehmen.Transmission unit (10) for a vehicle, the vehicle belonging to the group of commercial vehicles, special vehicles and mobile work machines, with a transmission housing (14), an interface (6) for controlling the transmission unit (10) by a control unit (7) and a Gear (11) comprising a plurality of gears (12), the gear housing (14) being designed to accommodate a drive unit (1) according to the preceding claims. Getriebeeinheit (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Zahnräder (12) der Vielzahl an Zahnrädern (12) des Getriebes (11) an einem Element der Zahnradübersetzung (5) der Antriebseinheit (1) angeordnet ist.Gear unit (10). Claim 8 , characterized in that at least one of the gears (12) of the plurality of gears (12) of the transmission (11) is arranged on an element of the gear transmission (5) of the drive unit (1). Fahrzeug (13), insbesondere ein Fahrzeug aus der Gruppe mit Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen, mobilen Arbeitsmaschinen, mit einer Getriebeeinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9.Vehicle (13), in particular a vehicle from the group of commercial vehicles, special vehicles, mobile work machines, with a Gear unit (10) according to one of Claims 8 or 9 .
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