DE112020006241T5 - Motorkonfigurationen für ein kontinuierliches mischdrehzahl-mehrfachmotorleistungsgetriebe - Google Patents

Motorkonfigurationen für ein kontinuierliches mischdrehzahl-mehrfachmotorleistungsgetriebe Download PDF

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Arthur L. Jr. McGrew
Isaac Mock
George S. Pelton
James Allen Raszkowski
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Allison Transmission Inc
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Abstract

Ein elektrischer Antriebsstrang umfasst einen ersten Elektromotor, der eine ununterbrochene Verbindung mit einer Antriebswelle eines Fahrzeugs aufweist. Der elektrische Antriebsstrang umfasst ferner einen zweiten Elektromotor, der eine unterbrechbare Verbindung mit der Antriebswelle aufweist. In einer Ausführungsform umfasst diese unterbrechbare Verbindung eine Kupplung. Der elektrische Antriebsstrang umfasst ferner einen ersten Getriebezug in Form eines ersten Planetengetriebes und einen zweiten Getriebezug in Form eines zweiten Planetengetriebes. In einer Ausführungsform sind der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor Elektromotoren des gleichen Typs, und in einer anderen Ausführungsform sind der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor Elektromotoren unterschiedlichen Typs.

Description

  • HINTERGRUND
  • In letzter Zeit wurde die Entwicklung von hybriden und vollelektrischen Personenfahrzeugen für Endverbraucher vorangetrieben. Dies hat wiederum zu einer explosionsartigen Entwicklung verschiedener Elektromotorenkonzepte geführt. Doch selbst mit diesen Verbesserungen sind die derzeitigen Elektromotoren in Endverbraucherfahrzeugen in der Regel nicht in der Lage, ein ausreichendes Drehmoment für große gewerbliche Fahrzeuge zu erzeugen. Um diese Drehmomentwerte zu erreichen, wären größere und schwerere Elektromotoren erforderlich, was tendenziell den Energieverbrauch erhöhen würde.
  • Somit besteht auf diesem Gebiet Verbesserungsbedarf.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Ein Mehrfachelektromotorsystem liefert Leistung an einen Ausgang, wie etwa eine Antriebswelle eines Fahrzeugs. Einer der Elektromotoren („A“), der für unsere Zwecke als „erster Motor“ bezeichnet wird, ist stets mit der Ausgangsantriebswelle verbunden, um kontinuierlich Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen. Mit anderen Worten weist der erste Elektromotor (A) eine ununterbrochene Verbindung mit dem Ausgang auf. Das System umfasst ferner einen zweiten Elektromotor („B“), der intermittierend Drehmoment auf die Ausgangswelle ausübt. In einer Variante umfasst diese intermittierende Verbindung zwischen dem zweiten Elektromotor (B) und dem Ausgang mindestens eine Kupplung. Die Kupplung bringt den zweiten Elektromotor (B) mit der Ausgangswelle in und außer Eingriff. In anderen Beispielen kann das System drei oder mehr Elektromotoren umfassen.
  • In dem System können verschiedene Konfigurationen von Elektromotoren eingesetzt werden. Diese umfassen die verwendeten Motortypen, die Kombinationen von Motortypen und die Relativpositionen der Motoren. Diese verschiedenen Motorkombinationen ermöglichen eine problemlose Anpassung des Systems an unterschiedliche Fahrzeuganwendungsfälle und -umgebungen. In einer Variante sind die Motoren Elektromotoren des gleichen Typs, sodass die Motoren gegeneinander austauschbar sind. In anderen Varianten sind die Motoren unterschiedlich, sodass die Motoren nicht austauschbar sind. In einem Beispiel sind beide Motoren Hochdrehzahlelektromotoren. Bei einer Niederdrehzahlmotor-Option sind beide Motoren Niederdrehzahlelektromotoren. In einer weiteren Variante wird eine Kombination aus unterschiedlichen Motortypen verwendet, also Niederdrehzahlmotoren und Hochdrehzahlmotoren. Beispielsweise ist in einer ersten Niederdrehzahlmotor-/Hochdrehzahlmotor-Option der erste Elektromotor (A) ein Hochdrehzahlmotor und der zweite Motor (B) ein Niederdrehzahlmotor. In einer zweiten Option ist der erste Motor (A) ein Niederdrehzahlmotor, und der zweite Elektromotor (B) ist ein Hochdrehzahlmotor. Wie erkannt werden dürfte, können sich auch das Drehmoment und andere Eigenschaften der Motoren unterscheiden.
  • Aspekt 1 betrifft allgemein ein System, das einen ersten Elektromotor mit einer ununterbrochenen Verbindung mit einem Ausgang und einen zweiten Elektromotor mit einer unterbrechbaren Verbindung mit dem Ausgang umfasst.
  • Aspekt 2 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der erste und der zweite Elektromotor von dem gleichen austauschbaren Typ sind.
  • Aspekt 3 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der erste und der zweite Elektromotor Hochdrehzahlmotoren mit einer Nennbetriebsdrehzahl von mindestens 5.000 U/min sind.
  • Aspekt 4 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der erste und der zweite Elektromotor Niederdrehzahlmotoren mit einer Nennbetriebsdrehzahl von weniger als 5.000 U/min sind.
  • Aspekt 5 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der erste und der zweite Elektromotor unterschiedlichen Typs sind.
  • Aspekt 6 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der erste Elektromotor ein Hochdrehzahlmotor und der zweite Elektromotor ein Niederdrehzahlmotor ist.
  • Aspekt 7 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der erste Elektromotor ein Niederdrehzahlmotor und der zweite Elektromotor ein Hochdrehzahlmotor ist.
  • Aspekt 8 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der erste Elektromotor relativ zu dem zweiten Elektromotor stromaufseitig angeordnet ist.
  • Aspekt 9 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der zweite Elektromotor relativ zu dem ersten Elektromotor stromaufseitig angeordnet ist.
  • Aspekt 10 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der erste Elektromotor ein Nenndauerdrehmoment aufweist, das größer ist als das des zweiten Elektromotors.
  • Aspekt 11 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der zweite Elektromotor ein Nenndauerdrehmoment aufweist, das größer ist als das des ersten Elektromotors.
  • Aspekt 12 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der erste Elektromotor eine Nenndauerleistung aufweist, die größer ist als die des zweiten Elektromotors.
  • Aspekt 13 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der zweite Elektromotor eine Nenndauerleistung aufweist, die größer ist als die des ersten Elektromotors.
  • Aspekt 14 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem die unterbrechbare Verbindung eine Kupplung umfasst, die dazu ausgelegt ist, den zweiten Elektromotor mit dem Ausgang zu koppeln.
  • Aspekt 15 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem die unterbrechbare Verbindung ein Planetengetriebe umfasst, das dazu ausgelegt ist, zumindest eine Ausgangsdrehzahl des zweiten Elektromotors zu verändern.
  • Aspekt 16 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem die Kupplung eine formschlüssige Kupplung umfasst.
  • Aspekt 17 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem die Kupplung einen Aktuator und eine wählbare Einwegkupplung („Selectable One-Way Clutch“, SOWC) aufweist.
  • Aspekt 18 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem die ununterbrochene Verbindung ein Planetengetriebe umfasst, das dazu ausgelegt ist, zumindest eine Ausgangsdrehzahl des ersten Elektromotors zu verändern.
  • Aspekt 19 betrifft allgemein ein Verfahren zum Betreiben des Systems eines beliebigen vorherigen Aspekts.
  • Weitere Formen, Aufgaben, Merkmale, Aspekte, Nutzen, Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus einer detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen, die hiermit vorgelegt werden.
  • Figurenliste
    • Die 1 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs.
    • Die 2 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels eines elektrischen Antriebsstrangs, der in dem Fahrzeug der 1 verwendet werden kann.
    • Die 3 ist eine Querschnittsansicht eines Beispiels des elektrischen Antriebsstrangs der 2.
    • Die 4 ist eine schematische Ansicht eines weiteren Beispiels eines elektrischen Antriebsstrangs, der in dem Fahrzeug der 1 verwendet werden kann.
    • Die 5 ist eine Querschnittsansicht des in der 4 dargestellten elektrischen Antriebsstrangs.
    • Die 6 ist eine schematische Ansicht eines weiteren Beispiels eines elektrischen Antriebsstrangs, der in dem Fahrzeug der 1 verwendet werden kann.
    • Die 7 ist eine schematische Ansicht eines weiteren Beispiels eines elektrischen Antriebsstrangs, der in dem Fahrzeug der 1 verwendet werden kann.
    • Die 8 ist eine schematische Ansicht noch eines weiteren Beispiels eines elektrischen Antriebsstrangs, der in dem Fahrzeug der 1 verwendet werden kann.
    • Die 9 ist eine schematische Ansicht noch eines weiteren Beispiels eines elektrischen Antriebsstrangs, der in dem Fahrzeug der 1 verwendet werden kann.
    • Die 10 ist eine Querschnittsansicht des in der 9 dargestellten elektrischen Antriebsstrangs.
  • BESCHREIBUNG DER AUSGEWÄHLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Um das Verständnis der Erfindungsprinzipien zu fördern, wird nachstehend auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen Bezug genommen, wobei diese mit bestimmten Worten beschrieben werden. Es versteht sich jedoch, dass damit keine Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung beabsichtigt ist. Jegliche Veränderungen und weitere Abwandlungen in den beschriebenen Ausführungsformen und jegliche weiteren Anwendungen der hier beschriebenen Erfindungsprinzipien, werden so in Betracht gezogen, wie sie Fachleuten auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, normalerweise einfallen würden. Eine Ausführungsform der Erfindung ist sehr detailliert dargestellt, obwohl für Fachleute auf dem entsprechenden Gebiet offensichtlich ist, dass einige Merkmale, die für die vorliegende Erfindung nicht relevant sind, der Deutlichkeit halber möglicherweise nicht dargestellt sind.
  • Die Bezugszeichen in der folgenden Beschreibung wurden so angeordnet, dass sie dem Leser helfen, rasch die Zeichnungen zu erkennen, in denen verschiedene Komponenten erstmalig gezeigt werden. Insbesondere wird die Zeichnung, in der ein Element erstmalig erscheint, in der Regel durch die ganz linke(n) Ziffer(n) in dem entsprechenden Bezugszeichen angegeben. Beispielsweise erscheint ein Element, das durch eine „100“-Reihe von Bezugszeichen angegeben ist, wahrscheinlich erstmalig in der 1, ein Element, das durch eine „200“-Reihe von Bezugszeichen angegeben ist, erscheint wahrscheinlich erstmalig in der 2 und so weiter.
  • Ein Fahrzeug 100 gemäß einem Beispiel ist in de 1 dargestellt. Wie gezeigt, umfasst das Fahrzeug 100 mindestens ein Antriebsstrangsystem 105, mindestens einen Kontroller 110 und mindestens ein Energiespeichersystem („ESS“) 115, das dazu ausgelegt ist, dem Antriebsstrangsystem 105 Leistung zuzuführen. Das Antriebsstrangsystem 105, der Kontroller 110 und das ESS 115 stehen so in Wirkverbindung miteinander, dass sie über mindestens ein Kontrollernetzwerk („CAN“, Controller Area Network) 120 miteinander zu kommunizieren. Der Kontroller 110 ist dazu ausgelegt, den Betrieb eines oder mehrerer Systeme und/oder anderer Komponenten des Fahrzeugs 100, wie den Betrieb des Antriebsstrangsystems 105 und des ESS 115, zu steuern. Das Antriebsstrangsystem 105 weist eine Ausgangs- oder Antriebswelle 125 auf, die mechanische Leistung von dem Antriebsstrangsystem 105 auf ein Antriebssystem 130 überträgt. In dem gezeigten Beispiel umfasst das Antriebssystem 130 ein oder mehrere Räder 135, das Antriebssystem 130 kann jedoch in weiteren Beispielen auch andersartige Antriebsvorrichtungen, wie etwa Raupensysteme, umfassen. Ein oder mehrere Stromkabel 140 übertragen elektrische Leistung zwischen dem Antriebsstrangsystem 105 und dem ESS 115.
  • Das Antriebsstrangsystem 105 ist dazu ausgestaltet, das Fahrzeug 100 auf effiziente Weise elektrisch anzutreiben. Wie im Folgenden näher erläutert wird, ist das Antriebsstrangsystem 105 dazu ausgestaltet, schwere gewerbliche Fahrzeuge und/oder Militärfahrzeuge, wie Busse, Müllfahrzeuge, Lieferfahrzeuge, Feuerwehrfahrzeuge und Sattelauflieger anzutreiben. Das Antriebsstrangsystem 105 ist dazu ausgestaltet, Fahrzeuge 100 mit einer Klasseneinstufung von mindestens vier (4) gemäß den Klassifizierungsregeln des US Department of Transportation Federal Highway Administration (FHWA) elektrisch zu versorgen In einer Ausführungsform ist das Antriebsstrangsystem 105 dazu ausgelegt, mindestens 40.000 Pfund (18,144 kg) schwere Personenfahrzeuge, wie Busse, zu bewegen. Das Antriebsstrangsystem 105 weist einen einzigartigen, kompakten, an der Mittellinie ausgerichteten Aufbau auf, dass einen problemlosen nachträglichen Einbau des Antriebsstrangsystems 105 in bereits bestehende Fahrzeugchassis-Aufbauten und/oder konventionelle Antriebsstränge mit minimalen Änderungen an den anderen Teilen des Fahrzeugs 100, wie dem Bremssystem und dem Fahrwerksystem, ermöglicht. Dies wiederum ermöglicht es, bestehende Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor ohne Weiteres zu vollelektrischen Fahrzeugen umzurüsten. Darüber hinaus reduziert der entlang der Mittellinie ausgerichtete Aufbau des Antriebsstrangsystems 105 Verzahnungsverluste und andere Leistungsverluste, um das Fahrzeug 100 leistungseffizienter zu machen, was wiederum die Reichweite erhöhen und/oder das Gewicht anderer Komponenten wie des ESS 115 reduzieren kann.
  • Die 2 zeigt ein Diagramm eines Beispiels eines elektrischen Antriebsstrangs 200, der in dem Antriebsstrangsystem 105 der 1 verwendet werden kann. Wie dargestellt, umfasst der elektrische Antriebsstrang 200 ein kontinuierliches Mehrfachmotorleistungsgetriebe 205. Das Getriebe 205 des elektrischen Antriebsstrangs 200 umfasst einen ersten Elektromotor 210, der gelegentlich als „Motor A“ bezeichnet wird, und einen zweiten Elektromotor 215, der manchmal als „Motor B“ bezeichnet wird. In einem Beispiel sind der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 Elektromotoren des gleichen Typs, sodass beide Motoren innerhalb normaler Fertigungstoleranzen im Wesentlichen dieselbe Drehzahl- und Drehmomentabgabe bereitstellen. In einer Ausführungsform sind der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 beide Hochdrehzahlelektromotoren und in einer anderen Ausführungsform sind der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 beide Niederdrehzahlelektromotoren. In alternativen Varianten können der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 Motoren unterschiedlichen Typs sein (z.B. Permanentmagnetmotoren, Induktionsmotoren, geschaltete Reluktanzmotoren etc.) und/oder unterschiedliche Aufbauten/Konfigurationen (z.B. Polzahlen, Wicklungsmuster etc.) aufweisen.
  • Das Getriebe 205 des elektrischen Antriebsstrangs 200 umfasst ferner einen ersten Getriebezug 220, der an einem Ausgangsende des ersten Elektromotors 210 angeordnet ist, und einen zweiten Getriebezug 225, der am Ausgangsende des zweiten Elektromotors 215 angeordnet ist. Wie zu erkennen ist, ist der erste Getriebezug 220 am Ausgangsende des gesamten Getriebes 205, das heißt proximal zu der Antriebswelle 125, angeordnet. Der zweite Getriebezug 225 ist zwischen dem ersten Elektromotor 210 und dem zweiten Elektromotor 215 sandwichartig aufgenommen oder angeordnet. Diese Konfiguration ermöglicht einen kompakten Aufbau des elektrischen Antriebsstrangs 200. Im dargestellten Beispiel ist der erste Getriebezug 220 als ein erstes Planetengetriebe 230 und der zweite Getriebezug 225 als ein zweites Planetengetriebe 235 ausgebildet. Der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 weisen eine erste Ausgangswelle 240 beziehungsweise eine zweite Ausgangswelle 245 zur Bereitstellung rotationsmechanischer Leistung auf. Wie in der 2 dargestellt, weisen das erste Planetengetriebe 230 und das zweite Planetengetriebe 235 jeweils ein Sonnenrad 250, ein oder mehrere Planetenräder 255, die mit dem Sonnenrad 250 kämmen, und ein Hohlrad 260 auf, das die Planetenräder 255 umgibt und mit diesen kämmt. Das Sonnenrad 250 des ersten Planetengetriebes 230 ist an der ersten Ausgangswelle 240 des ersten Elektromotors 210 befestigt, und das Sonnenrad 250 des zweiten Planetengetriebes 235 ist an der zweiten Ausgangswelle 245 des zweiten Elektromotors 215 befestigt. Die beiden Hohlräder 260 des ersten Planetengetriebes 230 und des zweiten Planetengetriebes 235 sind an einem Gehäuse 265 des elektrischen Antriebsstrangs 200 befestigt. Die Planetenräder 255 des ersten Planetengetriebes 230 werden von einem ersten Träger 270 getragen. Der erste Träger 270 ist dazu ausgelegt, sich mit der Antriebswelle 125 zu verbinden, um mechanische Leistung von dem Getriebe 205 auf das Antriebssystem 130 zu übertragen. Die Planetenräder 255 des zweiten Planetengetriebes 235 werden von einem zweiten Träger 275 getragen.
  • Wie in der 2 dargestellt, umfasst der elektrische Antriebsstrang 200 mindestens eine Kupplung 280, die den zweiten Elektromotor 215 mit dem ersten Elektromotor 210 koppelt und von diesem trennt. Durch die Kupplung 280 ist das Getriebe 205 des elektrischen Antriebsstrangs 200 außerdem in der Lage, Gänge zu schalten, sodass die Drehzahl und das Drehmoment des zweiten Elektromotors 215 verändert werden können. Der erste Elektromotor 210 ist permanent mit der Antriebswelle 125 verbunden (d.h. es ist keine Kupplung vorhanden), sodass der erste Elektromotor 210 in der Lage ist, eine kontinuierliche Leistung an die Antriebswelle 125 und das Antriebssystem 130 bereitzustellen. Mit anderen Worten weist der erste Elektromotor 210 eine ununterbrochene Verbindung mit der Antriebswelle 125 auf, und der zweite Elektromotor 215 weist eine unterbrechbare Verbindung mit der Antriebswelle 125 auf. Diese Konfiguration des elektrischen Antriebsstrangs 200 ermöglicht eine Lastschaltung, bei der den Rädern 135 stets - selbst wenn ein Schalten der Kupplung 280 stattfindet - Leistung bereitgestellt werden kann. Da kontinuierlich Leistung bereitgestellt wird, kann jegliches Schalten für den Fahrer und/oder die Fahrgäste im Wesentlichen unmerklich erfolgen. Darüber hinaus wird die Beschleunigungsleistung des Fahrzeugs 100 verbessert, und das Fahrzeug 100 ist besser in der Lage, bei höheren Steigungen die Drehzahl zu halten.
  • Im dargestellten Beispiel umfasst der elektrische Antriebsstrang 200 eine einzige Kupplung 280, in anderen Beispielen kann der elektrische Antriebsstrang 200 jedoch mehr als eine Kupplung umfassen. In einer Variante ist die Kupplung 280 eine Klauenkupplung (z.B. eine 3-Wege-Klauenkupplung), und in einer anderen Variante umfasst die Kupplung 280 eine Klauenkupplung (z.B. eine 2-Wege-Klauenkupplung) zusammen mit einer wählbaren Einwegkupplung („Selectable One-Way Clutch“ (SOWC)). In weiteren Varianten umfasst die Kupplung 280 eine Scheibenkupplung vom nasslaufenden Typ oder eine Scheibenkupplung vom trockenlaufenden Typ. Die erste Ausgangswelle 240 für den ersten Elektromotor 210 weist ein Kupplungseingriffselement 285 auf, an dem die Kupplung 280 selektiv verschiedene Bereichselemente auf der zweiten Ausgangswelle 245 und dem zweiten Träger 275 in Eingriff bringen kann. Der zweite Träger 275 des zweiten Planetengetriebes 235 hat ein erstes Bereichselement 290, mit dem die Kupplung 280 in Eingriff kommt, wenn sie in einer ersten Bereichsposition ist. Wenn sie in der ersten Bereichsposition ist, verbindet die Kupplung 280 das erste Bereichselement 290 mit dem Kupplungseingriffselement 285, sodass die von dem zweiten Elektromotor 215 bereitgestellte Drehzahl (d.h. U/min) durch den zweiten Getriebezug 225 reduziert und das von dem zweiten Elektromotor 215 an die erste Ausgangswelle 240 bereitgestellte Drehmoment durch die Planetenräder 255 des zweiten Planetengetriebes 235 erhöht wird. Die zweite Ausgangswelle 245 des zweiten Elektromotors 215 weist ein zweites Bereichselement 295 auf, an dem die Kupplung 280 in Eingriff kommt, wenn sie in einer zweiten Bereichsposition ist. Wenn sie in der zweiten Bereichsposition ist, verbindet die Kupplung 280 das zweite Bereichselement 295 mit dem Kupplungseingriffselement 285, sodass die Drehzahl und das Drehmoment des zweiten Elektromotors 215 direkt an die erste Ausgangswelle 240 des ersten Elektromotors 210 bereitgestellt werden. Im Vergleich zur ersten Bereichsposition ist die Drehzahl des zweiten Elektromotors 215, die an die erste Ausgangswelle 240 des ersten Elektromotors 210 bereitgestellt wird, schneller, und das Drehmoment ist geringer.
  • Die Kupplung 280 kann ferner an einer Leerlaufposition positioniert werden, an welcher der zweite Elektromotor 215 mechanisch nicht mit dem ersten Elektromotor 210 gekoppelt ist. In der Leerlauf- oder Schaltposition kann der erste Elektromotor 210 die einzige mechanische Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs 100 bereitstellen. Unter anderem diese Fähigkeit, das Fahrzeug 100 ausschließlich über den ersten Elektromotor 210 anzutreiben, während der zweite Elektromotor 215 von der ersten Ausgangswelle 240 getrennt ist, ermöglicht es dem zweiten Elektromotor 215, die Drehzahl mit dem ersten Elektromotor 210 zu synchronisieren, um die Kupplung 280 (wenn die Kupplung 280 z.B. eine Klauenkupplung ist) ohne Leistungsunterbrechung für das Fahrzeug 100 einzurücken. Dies ermöglicht außerdem, dass der erste Elektromotor 210 an einem effizienteren Punkt arbeitet, als wenn er sich die Ausgangslast mit dem zweiten Elektromotor 215 teilt.
  • Durch den Einsatz von mehr als einem Elektromotor ist das Antriebsstrangsystem 105 dazu ausgelegt, den Einsatz von kleineren Elektromotoren für Endverbraucherfahrzeuge zum Antrieb größerer Fahrzeuge für den gewerblichen Einsatz, wie z.B. Fahrzeuge mit einer FHWA-Klasseneinstufung von vier (4) oder höher, zu ermöglichen. Beispielsweise können Elektromotoren für Endverbraucherfahrzeuge genutzt werden, um Fahrzeuge 100 mit einem Gewicht von 40.000 Pfund (18,144 kg) oder mehr zu bewegen. Kraftfahrzeug-Elektromotoren für Endverbraucher sind in der Regel, aber nicht immer, kostengünstiger und leichter und in der Lage - im Vergleich zu Elektromotoren mit höherem Drehmoment, die für den gewerblichen Einsatz bestimmt sind - höhere Drehzahlen bereitzustellen. Darüber hinaus sind diese Endverbrauchermotoren in der Regel leistungsdichter und energieeffizienter, sodass die Reichweite des Fahrzeugs 100 zwischen den Ladevorgängen des ESS 115 vergrößert werden kann.
  • Aufgrund der großen Nachfrage und hoher Produktionsvolumina werden Verbesserungen in der Elektromotortechnik im Endverbraucherbereich tendenziell schneller erzielt, sodass zu erwarten ist, dass diese Vorteile von Elektromotoren für Endverbraucherfahrzeuge gegenüber den weniger nachgefragten Motoren für gewerblich genutzte Elektrofahrzeuge zukünftig stärker zum Tragen kommen werden. Allerdings ist der Einsatz dieser Endverbraucherelektromotoren bei schweren Gewerbefahrzeugen noch immer mit Nachteilen verbunden. Einzelne Motoren für Endverbraucherelektrofahrzeuge erzeugen in der Regel ein unzureichendes Drehmoment, um Schwerlastfahrzeuge, wie Busse und Sattelschlepper angemessen zu bewegen und/oder zu beschleunigen. Es gibt auch einen Trend, die Endverbraucherelektromotoren mit noch höherer Drehzahl oder Umdrehungen pro Minute (U/min) zu betreiben, was für Schwerlast-Gewerbefahrzeuge, die eher mit niedrigeren Drehzahlen betrieben werden und höhere Drehmomente benötigen, nicht wünschenswert ist.
  • Um den Einsatz dieser Motoren für Endverbraucherelektrofahrzeuge in gewerblichen Anwendungen im Schwerlastbereich zu erleichtern, umfasst das Antriebsstrangsystem 105 mindestens zwei Elektromotoren (z.B. den ersten Elektromotor 210 und den zweiten Elektromotor 215), um der Antriebswelle 125 und dem Antriebssystem 130 ein ausreichendes Drehmoment und eine ausreichende Leistung bereitzustellen. Das Antriebsstrangsystem 105 umfasst ferner mindestens den ersten Getriebezug 220, um die von dem ersten Elektromotor 210 und/oder dem zweiten Elektromotor 215 bereitgestellte Drehzahl zu reduzieren und das von dem ersten Elektromotor 210 und/oder dem zweiten Elektromotor 215 bereitgestellte Drehmoment zu erhöhen. Wie dargestellt, kann das Antriebsstrangsystem 105 zusätzliche Getriebezüge, wie den zweiten Getriebezug 225, umfassen, um die Leistung des Antriebsstrangsystems 105 zu verbessern.
  • Dieser Mehrfachmotoraufbau kann außerdem Energie effizienter nutzen. Die Leistung, die Drehzahl und/oder das Drehmoment, die von dem ersten Elektromotor 210 und dem zweiten Elektromotor 215 bereitgestellt werden, können so eingestellt werden, dass die Motoren bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen effizienter arbeiten. Beispielsweise kann die Kupplung 280 die Übersetzungsverhältnisse des zweiten Getriebezugs 225 verändern, um die Ausgangsdrehzahl und/oder das Drehmoment, die von dem zweiten Elektromotor 215 bereitgestellt werden, einzustellen. Die Kupplung 280 kann ferner dazu verwendet werden, den zweiten Elektromotor 215 von dem ersten Elektromotor 210 zu trennen, sodass der erste Elektromotor 210 die gesamte mechanische Antriebsleistung an die Antriebswelle 125 bereitstellt. Gleichzeitig kann der zweite Elektromotor 215 abgeschaltet werden, um Leistung einzusparen und zu ermöglichen, dass der erste Elektromotor 210 innerhalb eines effizienten Leistungsbandes arbeitet, oder die Drehzahl des zweiten Elektromotors 215 kann zu Schaltzwecken geändert werden. Da der erste Elektromotor 210 permanent mit der Antriebswelle 125 verbunden ist, kann wiederum immer Leistung an das Antriebssystem 130 angelegt werden, sodass jegliches Schalten des zweiten Getriebezugs 225 über die Kupplung 280 für den Fahrer und/oder die Passagiere des Fahrzeugs 100 unmerklich sein kann. Da der erste Elektromotor 210 den Rädern 135 kontinuierlich Leistung bereitstellt, kann das Antriebsstrangsystem 105 beim Schalten die passende Zeitspanne in Anspruch nehmen, um die Effizienz und die Leistung des Fahrzeugs 100 zu verbessern. Das Antriebsstrangsystem 105 ist in der Lage, mehr als ausreichend Zeit bereitzustellen, um Timing- und Synchronisationsprobleme zwischen dem ersten Elektromotor 210, dem zweiten Elektromotor 215, dem zweiten Getriebezug 225 und/oder der Kupplung 280 zu bewältigen. Indem zusätzliche Zeit zum Schalten ohne Leistungsunterbrechung bereitgestellt wird, kann vor dem Einrücken der Kupplung eine bessere Synchronisation erfolgen, was wiederum die Lebensdauer der Kupplung 280 verlängert.
  • Diese einzigartige Zwei-Motor-Architektur verbessert ferner die Energieeffizienz. Beispielsweise kann der Kontroller 110 das Drehmoment des ersten Elektromotors 210 auf Null (0) setzen, sodass ausschließlich der zweite Elektromotor 215 das Fahrzeug 100 antreibt. Dies kann beispielsweise bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten erfolgen, bei denen die Drehzahl des ersten Elektromotors 210 zu langsam wäre, um den ersten Elektromotor 210 in einem hocheffizienten Bereich arbeiten zu lassen, und zu anderen Zeitpunkten können die Drehmoment- und Drehzahlprofile von Typ und Aufbau der beiden Motoren abhängig sein.
  • In einem Beispiel sind der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 Elektromotoren des gleichen Typs, sodass beide Motoren innerhalb normaler Fertigungstoleranzen im Wesentlichen dieselben Drehzahl- und Drehmomentabgabe-Profile bereitstellen. Beispielsweise werden der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 in einer Version von dem gleichen Hersteller unter der gleichen Teilenummer und/oder der gleichen Bestandseinheitsnummer („Stock Keeping Unit“, SKU) hergestellt, sodass der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 austauschbare Teile sind. In einer Abwandlung sind der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 beide Hochdrehzahlelektromotoren und in einer besonderen Ausführungsform weisen der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 jeweils eine Spitzendrehzahl von mindestens 10.600 U/min auf.
  • In anderen Beispielen sind der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 nicht von dem gleichen Typ, sodass der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 keine austauschbaren Teile sind. Beispielsweise ist einer der Motoren ein Hochdrehzahlmotor und der andere ein Niederdrehzahlmotor. Der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 können in bestimmten Varianten außerdem unterschiedliche Wicklungszahlen, Wicklungsmuster, Wicklungsdrahtstärken, Wicklungsdrahtquerschnittsformen, Stator- und/oder Rotorkonfigurationen aufweisen, um nur einige Beispiele zu nennen. Die Verwendung von Elektromotoren unterschiedlichen Typs in dem elektrischen Antriebsstrang 200 kann optimale oder nahezu optimale Energieeffizienz- und/oder Leistungsprofile für bestimmte Anwendungsfälle des Fahrzeugs 100 ermöglichen.
  • Ein Beispiel für das Getriebe 205 in dem elektrischen Antriebsstrang 200 ist in der 3 dargestellt. Wie zu erkennen ist, umfasst der elektrische Antriebsstrang 200 in diesem Beispiel ein Elektromotorgetriebe 300, das ähnlich aufgebaut ist, wie das in der 2 dargestellte Getriebe 205. Das Elektromotorgetriebe 300 umfasst beispielsweise den ersten Elektromotor 210, den zweiten Elektromotor 215, den ersten Getriebezug 220 und den zweiten Getriebezug 225 des zuvor beschriebenen Typs. Der erste Getriebezug 220 ist als das erste Planetengetriebe 230 und der zweite Getriebezug 225 ist als das zweite Planetengetriebe 235 ausgebildet. Das erste Planetengetriebe 230 ist an der ersten Ausgangswelle 240 befestigt und das zweite Planetengetriebe 235 ist an der zweiten Ausgangswelle 245 befestigt. Die erste Ausgangswelle 240 und die zweite Ausgangswelle 245 sowie die übrigen Komponenten des Elektromotorgetriebes 300 drehen sich um eine Längsachse 305 und sind entlang dieser Achse ausgerichtet, um dem Elektromotorgetriebe 300 eine Ausrichtung entlang der Mittellinie zu verleihen. Die Ausrichtung entlang der Mittellinie berücksichtigt, dass das 1:1-Verhältnis effizienter ist als eine Vorgelegewellenarchitektur, bei der die Motoren parallel angeordnet sind, was einen Zahnradeingriff erforderlich macht, um Leistung zurück zu der Ausgangsmittellinie bereitzustellen. Bei dem 1:1-Verhältnis in der dargestellten Ausrichtung entlang der Mittellinie gibt es keine derartigen Verluste durch Zahnradeingriffe. Diese Leistungsverlustunterschiede werden durch Verluste nicht nur während des Vortriebs, sondern auch während des regenerativen Bremsens weiter vergrößert.
  • Die Komponenten des Elektromotorgetriebes 300 sind im Inneren des Gehäuses 265 untergebracht. Wie in der 3 dargestellt, umfassen der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 jeweils einen Rotor 310 und einen Stator 315. Der Rotor 310 des ersten Elektromotors 210 ist an der ersten Ausgangswelle 240 befestigt und der Rotor 310 des zweiten Elektromotors 215 ist an der zweiten Ausgangswelle 245 befestigt. Die Statoren 315 sind wiederum an dem Gehäuse 265 befestigt. Die Rotoren 310 sind dazu ausgelegt, relativ zu den feststehenden Statoren 315 drehbar zu sein. Beim Drehen dreht der Rotor 310 des ersten Elektromotors 210 die erste Ausgangswelle 240, die wiederum das erste Planetengetriebe 230 antreibt. Das erste Planetengetriebe 230 reduziert die Ausgangsdrehzahl des ersten Elektromotors 210 und/oder des zweiten Elektromotors 215, die der Antriebswelle 125 über den ersten Träger 270 zugeführt wird. Wiederum kann diese Drehzahlreduzierung durch den ersten Getriebezug 220 den Einsatz von Endverbraucherfahrzeug-Elektromotoren mit höherer Drehzahl in schweren Fahrzeugen für den gewerblichen Einsatz erleichtern.
  • Der Rotor 310 des Stators 315 dreht die zweite Ausgangswelle 245, die wiederum das zweite Planetengetriebe 235 antreibt. Wiederum weist das zweite Planetengetriebe 235 den zweiten Träger 275 auf, der dazu ausgelegt ist, mechanische Leistung über die Kupplung 280 auf die erste Ausgangswelle 240 zu übertragen. Die Kupplung 280 in der 3 ist eine formschlüssige Kupplung 320 in Form einer Klauenkupplung 325. Die Klauenkupplung 325 wird durch einen Kupplungsaktuator 330 betätigt oder bewegt. Der Kupplungsaktuator 330 steht über den CAN 120 mit dem Kontroller 110 in Wirkverbindung und wird von diesem gesteuert. In einer Ausführungsform umfasst der Kupplungsaktuator 330 einen Elektromotor oder einen Elektromagneten mit Gestängen, welche die Kupplung 280 dazu betätigen, mit dem ersten Bereichselement 290 oder dem zweiten Bereichselement 295 in Eingriff oder außer Eingriff zu gelangen. Der Kontroller 110 steht ferner mit dem ersten Elektromotor 210 und dem zweiten Elektromotor 215 in Wirkverbindung, um die Drehzahl, das Drehmoment und/oder die Relativpositionen des ersten Elektromotors 210 und des zweiten Elektromotors 215 zu steuern.
  • Da die formschlüssige Kupplung 320 eine grenzflächenartige Verbindung verwendet, reduziert die Klauenkupplung 325 den Leistungsverlust durch Schlupf, der bei Reibungskupplungen wie Nass- und Trockenscheibenkupplungen häufig auftritt, erheblich. Nass- und Trockenkupplungen erfordern zudem üblicherweise hohe Hydraulikdrücke. Andererseits erfordern Klauenkupplungen normalerweise nur niedrige Schmierdrücke. Somit senkt die Klauenkupplung 325 die Druckanforderungen für das Hydrauliksystem in dem Elektromotorgetriebe 300. Der Gesamtaufbau des elektrischen Antriebsstrangs 200 erleichtert die Verwendung der Klauenkupplung 325. Da der erste Elektromotor 210, in der Lage ist, bei Bedarf kontinuierliche Leistung an die Antriebswelle 125 bereitzustellen, kann der Kontroller 110 dem zweiten Elektromotor 215 die Zeit lassen, angemessen hochzudrehen oder herunterzudrehen, um die Drehzahl und die relative Position des ersten Bereichselements 290 oder des zweiten Bereichselements 295 mit dem Kupplungseingriffselement 285 des ersten Elektromotors 210 aneinander anzugleichen, um ein sanftes Ineingriffkommen mit minimalem Leistungsverlust zu ermöglichen.
  • Wie in der 3 zu sehen ist, können der zweite Getriebezug 225 und die Kupplung 280 zwischen dem ersten Elektromotor 210 und dem zweiten Elektromotor 215 aufgenommen werden, um eine kompakte Konfiguration bereitzustellen. Einmal mehr ermöglicht diese kompakte Konfiguration entlang der Mittellinie, das Elektromotorgetriebe 300 ohne Weiteres, mit minimaler Neuauslegung von wichtigen Systemen, wie Fahrwerks-, Brems- und Lenksystem, in bereits bestehende Fahrzeugaufbaus nachzurüsten. Auch wenn nur zwei Motoren dargestellt sind, kann der elektrische Antriebsstrang 200 mehr als zwei Motoren aufweisen. Beispielsweise ist dieser Aufbau modular, sodass zusätzliche Motoren, Getriebezüge und/oder Kupplungen an das Ende des zweiten Elektromotors 215 angekoppelt werden können, um zusätzliche mechanische Leistung bereitzustellen.
  • Eine Technik zum Betreiben des in den 1, 2 und 3 gezeigten Antriebsstrangsystems 105 wird nun beschrieben. Diese Technik wird mit Bezug auf die Betätigung der Klauenkupplung 325 in der 3 beschrieben, es sollte jedoch klar sein, dass andere Typen der Kupplung 280 unter Anwendung dieser Technik gesteuert werden können. Außerdem können andere Typen des Antriebssystems 105 auf ähnliche Art und Weise gesteuert werden. Bei dieser Technik verarbeitet das Kontroller 110 Informationen von dem Antriebsstrangsystem 105 und sendet Steuersignale an dieses, um den Betrieb des ersten Elektromotors 210, des zweiten Elektromotors 215 und der Kupplung 280 zu steuern.
  • Zunächst ist die Kupplung 280 in einer Leerlauf-/Schaltposition positioniert, wobei die Kupplung 280 nicht mit dem ersten Bereichselement 290 und dem zweiten Bereichselement 295 in Eingriff steht. Der Kontroller 110 bestimmt in Abhängigkeit von einer Reihe von Faktoren, wie den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 100 und des Antriebssystems 105, ob die Kupplung 280 geschaltet werden muss. Der Kontroller 110 kann dann die Kupplung 280 aus der Leerlaufposition in die erste Bereichs- oder Schaltposition schalten, in der die Kupplung 280 das erste Bereichselement 290 mit dem Kupplungseingriffselement 285 in Eingriff bringt. An der ersten Bereichsposition stellen sowohl der erste Elektromotor 210 als auch der zweite Elektromotor 215 Leistung an die Antriebswelle 125 bereit. Im Vergleich zur zweiten Bereichs- oder Schaltposition stellt in der ersten Bereichsposition der zweite Elektromotor 215 bei einer niedrigeren Drehzahl ein größeres Drehmoment an das Kupplungseingriffselement 285 der ersten Ausgangswelle 240 bereit. Der Kontroller 110 kann dann die Kupplung 280 zurück in die Leerlaufposition schalten, um die Kupplung 280 in der Leerlaufposition zu halten, sodass durch den zweiten Elektromotor 215 keine mechanische Leistung übertragen wird, oder um die Kupplung 280 anschließend in die zweite Bereichsposition zu schalten. Der Kontroller 110 kann dann die Kupplung 280 aus der ersten Bereichsposition in die Leerlaufposition schalten.
  • Abhängig von den Betriebsanforderungen und -bedingungen des Fahrzeugs 100, kann der Kontroller 110 den elektrischen Antriebsstrang 200 in die zweite Bereichsposition schalten. Wenn der Kontroller 110 die zweite Bereichsposition auswählt, schaltet der Kontroller 110 die Kupplung 280 aus der Leerlaufposition in die zweite Bereichsposition. In der zweiten Bereichsposition verbindet die Kupplung 280 das zweite Bereichselement 295 mechanisch mit dem Kupplungseingriffselement 285 der ersten Ausgangswelle 240. In der ersten Bereichsposition stellen sowohl der erste Elektromotor 210 als auch der zweite Elektromotor 215 Leistung an die Antriebswelle 125 bereit. Im Vergleich zu der ersten Bereichsposition stellt der zweite Elektromotor 215 in der zweiten Bereichsposition bei einer höheren Drehzahl ein kleineres Drehmoment an das Kupplungseingriffselement 285 der ersten Ausgangswelle 240 bereit. Der Kontroller 110 schaltet die Kupplung 280 zurück in die Leerlaufposition, um die Kupplung 280 in der Leerlaufposition zu halten, sodass durch den zweiten Elektromotor 215 keine mechanische Leistung übertragen wird, oder um die Kupplung 280 anschließend in die erste Bereichsposition zu schalten. Der Kontroller 110 schaltet die Kupplung 280 aus der zweiten Bereichsposition in die Leerlaufposition.
  • In der Leerlauf- oder Schaltposition kann die einzige mechanische Leistung an die Antriebswelle 125 des Fahrzeugs 100 ausschließlich durch den ersten Elektromotor 210 über das erste Planetengetriebe 230 bereitgestellt werden. Zu Zwecken des regenerativen Bremsens kann auch in entgegengesetzter Richtung dem ersten Elektromotor 210 von den Rädern 135 des Antriebssystems 130 mechanische Leistung zugeführt werden, wobei der erste Elektromotor 210 als elektrischer Generator zum Aufladen des ESS 115 dient. Wenn er in dieser Leerlaufposition ist, stellt der erste Elektromotor 210 üblicherweise Leistung zum Bewegen der Räder 135 bereit. Beim Bergabrollen kann der erste Elektromotor 210 jedoch beispielsweise vorübergehend abgeschaltet werden, um Energie einzusparen, oder kann erneut als Generator zum Aufladen des ESS 115 verwendet werden.
  • Wenn die Kupplung 280 in der Leerlaufposition ist, kann der zweite Elektromotor 215 ebenfalls vorübergehend (oder semipermanent) abgeschaltet werden, um Energie einzusparen. Beim Schalten zwischen der ersten und der zweiten Bereichsposition bewegt der Kontroller 110 die Kupplung 280 vorübergehend in die Leerlaufposition. In dieser Leerlaufposition werden während des Schaltens die Drehzahl und die relative Ausrichtung des Ausgangs von dem zweiten Elektromotor 215 (also am ersten Bereichselement 290 oder am zweiten Bereichselement 295) so verändert, dass sie im Wesentlichen der aktuellen Drehzahl und Position des ersten Elektromotors 210 entsprechen, wenn die formschlüssige Kupplung 320, wie etwa die Klauenkupplung 325, verwendet wird. Sobald die Drehzahl und die Position im Wesentlichen in Übereinstimmung gebracht wurden, kann die Kupplung 280 aus der Leerlaufposition in die gewünschte Schaltposition oder den gewünschten Bereich geschaltet werden. Wenn die Kupplung 280 eine auf Reibung basierende Kupplung ist, wie z.B. eine nasslaufende oder eine trockenlaufende Scheibenkupplung, müssen die Drehzahlen und relativen Positionen des ersten Elektromotors 210 und des zweiten Elektromotors 215 im Vergleich zur formschlüssigen Kupplung 320 nicht so genau in Übereinstimmung gebracht werden.
  • Wenn die Klauenkupplung 325 in der ersten Bereichsposition ist, verbindet die Klauenkupplung 325 das erste Bereichselement 290 des zweiten Trägers 275 mit dem Kupplungseingriffselement 285 der ersten Ausgangswelle 240. Sowohl der erste Elektromotor 210 als auch der zweite Elektromotor 215 stellen der Antriebswelle 125 des Fahrzeugs 100 mechanische Leistung bereit. Wiederum reduziert das erste Planetengetriebe 230 die Drehgeschwindigkeit des resultierenden Ausgangs von sowohl dem ersten Elektromotor 210 als auch dem zweiten Elektromotor 215. Dies ermöglicht wiederum den Einsatz von Endverbrauchermotoren für Personenfahrzeuge, die in der Regel Hochdrehzahlmotoren sind, in Schwerlast-Gewerbefahrzeugen. Wiederum kann zu Zwecken des regenerativen Bremsens auch in entgegengesetzter Richtung dem ersten Elektromotor 210 und/oder dem zweiten Elektromotor 215 von den Rädern 135 des Antriebssystems 130 mechanische Leistung zugeführt werden, wobei der erste Elektromotor 210 und/oder der zweite Elektromotor 215 als elektrische Generatoren zum Aufladen des ESS 115 dienen.
  • Der zweite Elektromotor 215 ist in der Lage, das von dem ersten Elektromotor 210 bereitgestellte Drehmoment zu ergänzen oder sogar zu ersetzen. Wenn die Kupplung 280 in der ersten Bereichsposition ist, reduziert das zweite Planetengetriebe 235 über die Planetenräder 255 die von dem zweiten Elektromotor 215 abgegebene Drehzahl und erhöht das von diesem abgegebene Drehmoment. Die Drehzahl des ersten Elektromotors 210 und/oder des zweiten Elektromotors 215 kann so eingestellt werden, dass die Klauenkupplung 325 in Eingriff gelangen kann. Da der zweite Elektromotor 215 eine zusätzliche (oder primäre) mechanische Leistung bereitstellt, kann der erste Elektromotor 210 kleiner ausgelegt sein, als dies bei Spitzenlast erforderlich ist. Dies ermöglicht wiederum den Einsatz von Hochdrehzahlelektromotoren, die für Endverbraucher-Personenfahrzeuge entwickelt wurden, in größeren Fahrzeugen für den gewerblichen Einsatz. Darüber hinaus können der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 auf Basis der für das Fahrzeug 100 gewünschten Anforderungen an Leistung und Energie ausgewählt werden. Hierdurch kann wiederum die Reichweite des Fahrzeugs 100 mit einer einzigen Ladung des ESS 115 erhöht werden. In der ersten Bereichsposition stellen normalerweise sowohl der erste Elektromotor 210 als auch der zweite Elektromotor 215 Leistung an die Antriebswelle 125 bereit. In bestimmten Anwendungsfällen kann jedoch einer der Motoren abgeschaltet werden, um Leistung einzusparen. Beispielsweise kann der zweite Elektromotor 215 abgeschaltet werden, sodass der erste Elektromotor 210 die gesamte Leistung an die Räder 135 bereitstellt. Alternativ kann der erste Elektromotor 210 abgeschaltet werden, sodass der zweite Elektromotor 215 die gesamte Leistung an die Räder 135 bereitstellt. Dies kann dazu beitragen, unter üblichen Bedingungen, wie etwa bei Parkmanövern bei niedriger Drehzahl, die Effizienz zu verbessern.
  • Auf ähnliche Art und Weise ist der zweite Elektromotor 215 in der zweiten Schalt- oder Bereichsposition in der Lage, das von dem ersten Elektromotor 210 bereitgestellte Drehmoment zu ergänzen. Wenn sie in der zweiten Bereichsposition ist, verbindet die Klauenkupplung 325 das zweite Bereichselement 295 der zweiten Ausgangswelle 245 mit dem Kupplungseingriffselement 285 der ersten Ausgangswelle 240. Üblicherweise, jedoch nicht immer, wählt der Kontroller 110 die zweite Bereichsposition, wenn das Fahrzeug 100 im Vergleich zu der ersten Bereichsposition mit höherer Geschwindigkeit fährt. In der zweiten Bereichsposition stellen normalerweise sowohl der erste Elektromotor 210 als auch der zweite Elektromotor 215 Leistung an die Antriebswelle 125 bereit. In bestimmten Anwendungsfällen kann jedoch einer der Motoren abgeschaltet werden, um Leistung einzusparen. Beispielsweise kann der zweite Elektromotor 215 abgeschaltet werden, sodass der erste Elektromotor 210 den Rädern 135 die gesamte Leistung bereitstellt. Alternativ kann der erste Elektromotor 210 abgeschaltet werden, sodass der zweite Elektromotor 215 den Rädern 135 die gesamte Leistung bereitstellt.
  • Sowohl der erste Elektromotor 210 als auch der zweite Elektromotor 215 stellen der Antriebswelle 125 des Fahrzeugs 100 mechanische Leistung bereit. In diesem Fall umgeht die mechanische Ausgangsleistung des zweiten Elektromotors 215 den zweiten Getriebezug 225. Wiederum reduziert das erste Planetengetriebe 230 die Drehgeschwindigkeit des resultierenden Ausgangs von sowohl dem ersten Elektromotor 210 als auch dem zweiten Elektromotor 215. Es ist wiederum zu erkennen, dass diese Konfiguration des elektrischen Antriebsstrangs 200 es ermöglicht, Endverbrauchermotoren für Personenfahrzeuge, die in der Regel hohe Betriebsdrehzahlen aufweisen, in Schwerlast-Gewerbefahrzeugen zu verwenden. Auch hier kann zu Zwecken des regenerativen Bremsens auch in entgegengesetzter Richtung dem ersten Elektromotor 210 und/oder dem zweiten Elektromotor 215 von den Rädern 135 des Antriebssystems 130 mechanische Leistung zugeführt werden, wobei der erste Elektromotor 210 und/oder der zweite Elektromotor 215 als elektrische Generatoren zum Aufladen des ESS 115 dienen.
  • Die 4 zeigt ein Diagramm eines weiteren Beispiels eines elektrischen Antriebsstrangs 400, der in dem Antriebsstrangsystem 105 der 1 verwendet werden kann. Die 5 zeigt eine Querschnittsansicht des elektrischen Antriebsstrangs 400. Der elektrische Antriebsstrang 400 hat mit den zuvor beschriebenen eine Reihe von Komponenten und Funktionen gemeinsam (siehe z.B. die 2 und 3). Aus Gründen der Kürze und Übersichtlichkeit werden diese gemeinsamen Merkmale im Folgenden nicht ausführlich beschrieben, es sei jedoch auf die vorhergehende Erläuterung verwiesen.
  • Wie dargestellt, umfasst der elektrische Antriebsstrang 400 ein kontinuierliches Mehrfachmotorleistungsgetriebe 405. Das Getriebe 405 des elektrischen Antriebsstrangs 400 umfasst einen ersten Elektromotor 410 mit einem ersten Wechselrichter 412 und einen zweiten Elektromotor 415 mit einem zweiten Wechselrichter 417. Der erste Wechselrichter 412 ist elektrisch zwischen dem ESS 115 und dem ersten Elektromotor 410 angeschlossen, und der zweite Wechselrichter 417 ist elektrisch zwischen dem ESS 115 und dem zweiten Elektromotor 415 angeschlossen. Der erste Wechselrichter 412 und der zweite Wechselrichter 417 wandeln den Gleichstrom (DC) von dem ESS 115 in Wechselstrom (AC) um, um den ersten Elektromotor 410 beziehungsweise den zweiten Elektromotor 415 mit Leistung zu versorgen. Der erste Elektromotor 410 und der zweite Elektromotor 415 können auch als Generatoren wirken - wie etwa während des regenerativen Bremsens. In einer solchen Situation fungieren der erste Wechselrichter 412 und der zweite Wechselrichter 417 als Gleichrichter, indem sie die elektrische Wechselstromleistung von dem ersten Elektromotor 410 beziehungsweise von dem zweiten Elektromotor 415 in Gleichstromleistung umwandeln, die dem ESS 115 zugeführt wird. In dem dargestellten Beispiel umfassen der erste Wechselrichter 412 und der zweite Wechselrichter 417 Wechselrichter-Gleichrichter-Kombinationen, die zumindest Gleichstrom in Wechselstrom und Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln. In einem Beispiel sind der erste Elektromotor 410 und der zweite Elektromotor 415 Elektromotoren desselben Typs, sodass beide Motoren innerhalb normaler Fertigungstoleranzen im Wesentlichen dieselbe Drehzahl- und Drehmomentabgabe bereitstellen. Mit anderen Worten sind der erste Elektromotor 410 und der zweite Elektromotor 415 gegeneinander austauschbar. In einer Ausführungsform sind der erste Elektromotor 410 und der zweite Elektromotor 415 beide Hochdrehzahlelektromotoren und in einer anderen Ausführungsform sind der erste Elektromotor 410 und der zweite Elektromotor 415 beide Niederdrehzahlelektromotoren. In alternativen Varianten können der erste Elektromotor 410 und der zweite Elektromotor 415 unterschiedlich sein, sodass beispielsweise einer ein Hochdrehzahlmotor und der andere ein Niederdrehzahlmotor ist.
  • In einer Ausführungsform sind der erste Elektromotor 410 und der zweite Elektromotor 415 gegeneinander austauschbar. In einem spezifischen Beispiel sind der erste Elektromotor 410 und der zweite Elektromotor 415 Hochdrehzahlelektromotoren des gleichen Typs mit Nenndrehzahlen von mindestens 5.000 Umdrehungen pro Minute (U/min), und insbesondere weisen der erste Elektromotor 410 und der zweite Elektromotor 415 jeweils eine Nenndrehzahl von mindestens 10.600 U/min auf, eine Nennspitzenleistung von mindestens 250 Pferdestärken („horsepower“, hp), eine Nenndauerleistung von mindestens 150 hp, ein Nenndauerdrehmoment von mindestens 240 Pfund pro Fuß (lb-ft) und ein Nennspitzendrehmoment von mindestens 310 lb-ft.
  • Das Getriebe 405 des elektrischen Antriebsstrangs 400 umfasst ferner einen ersten Getriebezug 420 und einen zweiten Getriebezug 425, die beide an einem Ausgangsende des ersten Elektromotors 410 und des zweiten Elektromotors 415 angeordnet sind. Wie zu erkennen ist, ist der erste Getriebezug 420 am Ausgangsende des gesamten Getriebes 405, das heißt proximal zu der Antriebswelle 125, angeordnet. Der zweite Getriebezug 425 ist zwischen dem zweiten Elektromotor 415 und dem ersten Getriebezug 420 sandwichartig aufgenommen oder angeordnet. Diese Konfiguration trägt dazu bei, von dem zweiten Getriebezug 425 erzeugte Geräusche zu dämpfen. Im dargestellten Beispiel ist der erste Getriebezug 420 als ein erstes Planetengetriebe 430 ausgebildet und der zweite Getriebezug 425 ist als ein zweites Planetengetriebe 435 ausgebildet. Der erste Elektromotor 410 und der zweite Elektromotor 415 weisen eine erste Ausgangswelle 440 beziehungsweise eine zweite Ausgangswelle 445 zur Bereitstellung rotationsmechanischer Leistung auf. Im dargestellten Beispiel ist die zweite Ausgangswelle 445 hohl, sodass sich die erste Ausgangswelle 440 konzentrisch durch die zweite Ausgangswelle 445 erstrecken kann. Ähnlich zu den vorhergehenden Beispielen weist das erste Planetengetriebe 430 einen ersten Träger 450 auf, der mit der Antriebswelle 125 verbunden ist, und das zweite Planetengetriebe 435 weist einen zweiten Träger 455 auf.
  • Wie in den 4 und 5 gezeigt, umfasst der elektrische Antriebsstrang 400 mindestens eine Kupplung 460 mit einem Kupplungsaktuator 462, der den zweiten Elektromotor 415 mit dem ersten Elektromotor 410 koppelt und von diesem trennt. Durch die Kupplung 460 ist das Getriebe 405 des elektrischen Antriebsstrangs 400 außerdem in der Lage, Gänge zu schalten, sodass die Drehzahl und das Drehmoment des zweiten Elektromotors 415 verändert werden können. Der erste Elektromotor 410 ist permanent mit der Antriebswelle 125 verbunden (d.h. es ist keine Kupplung vorhanden), sodass der erste Elektromotor 410 in der Lage ist, eine kontinuierliche Leistung an die Antriebswelle 125 und das Antriebssystem 130 bereitzustellen. Mit anderen Worten weist der erste Elektromotor 410 eine ununterbrochene Verbindung mit der Antriebswelle 125 auf, und der zweite Elektromotor 415 weist eine unterbrechbare Verbindung mit der Antriebswelle 125 auf. Diese Konfiguration des elektrischen Antriebsstrangs 400 ermöglicht eine Lastschaltung, bei der den Rädern 135 stets - selbst wenn ein Schalten der Kupplung 460 stattfindet - Leistung bereitgestellt werden kann. Da kontinuierlich Leistung bereitgestellt wird, kann jegliches Schalten für den Fahrer und/oder die Fahrgäste im Wesentlichen unmerklich erfolgen.
  • Im dargestellten Beispiel umfasst der elektrische Antriebsstrang 400 eine einzige Kupplung 460, in anderen Beispielen kann der elektrische Antriebsstrang 400 jedoch mehr als eine Kupplung umfassen. In einer Variante ist die Kupplung 460 eine Klauenkupplung 461, und in einer anderen ist die Kupplung 460 eine wählbare Einwegkupplung (Selectable One-Way Clutch, (SOWC)). In weiteren Varianten umfasst die Kupplung 460 eine Scheibenkupplung vom nasslaufenden Typ oder eine Scheibenkupplung vom trockenlaufenden Typ. Wie zu erkennen sein sollte, erfordert das Ersetzen der Klauenkupplung durch eine SOWC, eine Scheibenkupplung vom nasslaufenden Typ und/oder eine Scheibenkupplung vom trockenlaufenden Typ den Einsatz von mehr als einer Kupplung. Beispielsweise kann die Klauenkupplung durch zwei Scheibenkupplungen vom nasslaufenden oder vom trockenlaufenden Typ ersetzt werden. Die erste Ausgangswelle 440 für den ersten Elektromotor 410 weist ein Kupplungseingriffselement 465 auf, an dem die Kupplung 460 die erste Ausgangswelle 440 in Eingriff bringen kann. Der zweite Träger 455 des zweiten Planetengetriebes 435 hat ein erstes Bereichselement 470, mit dem die Kupplung 460 in Eingriff kommt, wenn sie in einer ersten Bereichsposition ist. Wenn sie in der ersten Bereichsposition ist, verbindet die Kupplung 460 das erste Bereichselement 470 mit dem Kupplungseingriffselement 465, sodass die von dem zweiten Elektromotor 415 bereitgestellte Drehzahl (d.h. U/min) durch den zweiten Getriebezug 425 reduziert und das von dem zweiten Elektromotor 415 an die erste Ausgangswelle 440 bereitgestellte Drehmoment durch das zweite Planetengetriebe 435 erhöht wird. Die zweite Ausgangswelle 445 des zweiten Elektromotors 415 weist ein zweites Bereichselement 475 auf, an dem die Kupplung 460 in Eingriff kommt, wenn sie in einer zweiten Bereichsposition ist. Wenn sie in der zweiten Bereichsposition ist, verbindet die Kupplung 460 das zweite Bereichselement 475 mit dem Kupplungseingriffselement 465, sodass die Drehzahl und das Drehmoment des zweiten Elektromotors 415 direkt an die erste Ausgangswelle 440 des ersten Elektromotors 410 bereitgestellt werden. Im Vergleich zur ersten Bereichsposition ist die Drehzahl des zweiten Elektromotors 415, die an die erste Ausgangswelle 440 des ersten Elektromotors 410 bereitgestellt wird, schneller, und das Drehmoment ist geringer. Die Kupplung 460 kann ferner in einer Leerlaufposition positioniert werden, in welcher der zweite Elektromotor 415 mechanisch nicht mit dem ersten Elektromotor 410 gekoppelt ist. In der Leerlaufschaltposition kann der erste Elektromotor 410 die einzige mechanische Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs 100 bereitstellen.
  • Durch den Einsatz von mehr als einem Elektromotor ist das Antriebsstrangsystem 105 dazu ausgelegt, den Einsatz von kleineren Elektromotoren für Endverbraucherfahrzeuge zum Antrieb größerer Fahrzeuge für den gewerblichen Einsatz, wie etwa solche mit einer FHWA-Klasseneinstufung von vier (4) oder höher, und/oder solche, die 40.000 Pfund (18.144 kg) oder mehr bewegen können, zu ermöglichen. Kraftfahrzeug-Elektromotoren für Endverbraucher sind in der Regel, aber nicht immer, kostengünstiger und leichter und in der Lage - im Vergleich zu Elektromotoren mit höherem Drehmoment, die für den gewerblichen Einsatz bestimmt sind - höhere Drehzahlen bereitzustellen. Darüber hinaus sind diese Endverbrauchermotoren in der Regel leistungsdichter und energieeffizienter, sodass die Reichweite des Fahrzeugs 100 zwischen den Ladevorgängen des ESS 115 vergrößert werden kann.
  • Der elektrische Antriebsstrang 400 arbeitet auf ähnliche Art und Weise wie zuvor beschrieben. Wiederum kann dieser Mehrfachmotoraufbau außerdem Energie effizienter nutzen. Die Leistung, die Drehzahl und/oder das Drehmoment, die von dem ersten Elektromotor 410 und dem zweiten Elektromotor 415 bereitgestellt werden, können so eingestellt werden, dass die Motoren bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen effizienter arbeiten. Beispielsweise kann die Kupplung 460 die Übersetzungsverhältnisse des zweiten Getriebezugs 425 verändern, um die Ausgangsdrehzahl und/oder das Drehmoment, die von dem zweiten Elektromotor 415 bereitgestellt werden, einzustellen. Die Klauenkupplung 461 kann ferner dazu verwendet werden, den zweiten Elektromotor 415 von dem ersten Elektromotor 410 zu trennen, sodass der erste Elektromotor 410 die gesamte mechanische Antriebsleistung an die Antriebswelle 125 bereitstellt. Gleichzeitig kann der zweite Elektromotor 415 abgeschaltet werden, um Leistung einzusparen und zu ermöglichen, dass der erste Elektromotor 410 innerhalb eines effizienten Leistungsbandes arbeitet, oder die Drehzahl des zweiten Elektromotors 415 kann zu Schaltzwecken geändert werden. Da der erste Getriebezug 420 die Ausgangsdrehzahl reduziert, können der erste Elektromotor 410 und der zweite Elektromotor 415 Hochdrehzahlmotoren sein, die üblicherweise für Personenfahrzeuge entwickelt werden.
  • Da der erste Elektromotor 410 permanent mit der Antriebswelle 125 verbunden ist, kann wiederum immer Leistung an das Antriebssystem 130 angelegt werden, sodass jegliches Schalten des zweiten Getriebezugs 425 über die Kupplung 460 für den Fahrer und/oder die Passagiere des Fahrzeugs 100 unmerklich sein kann. Da der erste Elektromotor 410 den Rädern 135 kontinuierlich Leistung bereitstellt, kann das Antriebsstrangsystem 105 beim Schalten die passende Zeitspanne in Anspruch nehmen, um die Effizienz und die Leistung des Fahrzeugs 100 zu verbessern. Das Antriebsstrangsystem 105 ist in der Lage, mehr als ausreichend Zeit bereitzustellen, um Timing- und Synchronisationsprobleme zwischen dem ersten Elektromotor 410, dem zweiten Elektromotor 415, dem zweiten Getriebezug 425 und/oder der Kupplung 460 zu bewältigen.
  • Da der erste Elektromotor 410 und der zweite Elektromotor 415 Elektromotoren sind, sind keine hydraulischen Steuerungen erforderlich, da der elektrische Antriebsstrang 400 elektronisch gesteuert werden kann. In einem spezifischen Beispiel sind der erste Elektromotor 410 und der zweite Elektromotor 415 wiederum Hochdrehzahlelektromotoren des gleichen Typs mit Nenndrehzahlen von mindestens 5.000 Umdrehungen pro Minute (U/min), und insbesondere weisen der erste Elektromotor 410 und der zweite Elektromotor 415 jeweils eine Nenndrehzahl von mindestens 10.600 U/min auf, eine Nennspitzenleistung von mindestens 250 hp, eine Nenndauerleistung von mindestens 150 hp, ein Nenndauerdrehmoment von mindestens 240 Pfund pro Fuß (lb-ft) und ein Nennspitzendrehmoment von mindestens 310 lb-ft. Das erste Planetengetriebe 430 des ersten Getriebezugs 420 reduziert die Ausgangsdrehzahl von sowohl dem ersten Elektromotors 410 als auch dem zweiten Elektromotors 415 derart, dass die maximale Ausgangsdrehzahl an der Antriebswelle 125 in einem Beispiel etwa 3.500 U/min und das maximale Ausgangsdrehmoment an der Antriebswelle 125 etwa 3.600 lb-ft beträgt.
  • Die 6 zeigt einen elektrischen Antriebsstrang 600, der eine Variante des in der 4 dargestellten elektrischen Antriebsstrangs 400 ist. Wie zu erkennen ist, enthält der elektrische Antriebsstrang 600 eine Anzahl von gleichen Komponenten und ist in ähnlicher Weise aufgebaut wie der in der 4 gezeigte elektrische Antriebsstrang 400. Der elektrische Antriebsstrang 600 umfasst beispielsweise den zweiten Getriebezug 425, das zweite Planetengetriebe 435, die erste Ausgangswelle 440, die zweite Ausgangswelle 445, den zweiten Träger 455, die Kupplung 460 und den Kupplungsaktuator 462 des oben für den elektrischen Antriebsstrang 400 in der 4 beschriebenen Typs, und der elektrische Antriebsstrang 600 umfasst einen ersten Elektromotor 610 mit einem ersten Wechselrichter 612 und einen zweiten Elektromotor 615 mit einem zweiten Wechselrichter 617. Auch hier ist die Kupplung 460 eine Klauenkupplung 461, um den Leistungsverlust während des Schaltens zu verringern. Der Kürze und Übersichtlichkeit halber werden diese gemeinsamen Merkmale nachstehend nicht erneut erläutert, es sei jedoch auf die vorhergehende Erläuterung dieser Merkmale verwiesen. Im Gegensatz zu dem elektrischen Antriebsstrang 400 in der 4 weist der elektrische Antriebsstrang 600 ein Getriebe 605 auf, bei dem der Getriebezug 420 (d.h. das erste Planetengetriebe 430) weggelassen wurde. Im dargestellten Beispiel sind sowohl der erste Elektromotor 610 als auch der zweite Elektromotor 615 Niederdrehzahlmotoren mit einer Nenndrehzahl von weniger als 5.000 U/min. Diese Konfiguration des elektrischen Antriebsstrangs 600 ist in Situationen förderlich, in denen der erste Elektromotor 610 und der zweite Elektromotor 615 beide Niederdrehzahlmotoren sind, sodass der erste Getriebezug 420 nicht benötigt wird, um die Drehzahl des Ausgangs von dem elektrischen Antriebsstrang 600 zu reduzieren.
  • Da der erste Elektromotor 610 und der zweite Elektromotor 615 Elektromotoren sind, sind keine hydraulischen Steuerungen erforderlich, da der elektrische Antriebsstrang 600 elektronisch gesteuert werden kann. Der erste Elektromotor 610 und der zweite Elektromotor 615 sind in einem spezifischen Beispiel wiederum Niederdrehzahlmotoren des gleichen Typs mit Nenndrehzahlen von weniger als 5000 U/min. In einer Ausführungsform sind der erste Elektromotor 610 und der zweite Elektromotor 615 austauschbare Teile mit der gleichen Teile- oder SKU-Nummer. Insbesondere weisen der erste Elektromotor 610 und der zweite Elektromotor 615 jeweils eine Nenndrehzahl von höchstens 4.500 U/min, eine Nennspitzenleistung von mindestens 250 hp (600 Volt DC), eine Nenndauerleistung von mindestens 133 hp (600 Volt DC), ein Nenndauerdrehmoment von mindestens 320 lb-ft, und ein Nennspitzendrehmoment von mindestens 735 lb-ft auf. Ohne den ersten Getriebezug 420 weist der Ausgang an der Antriebswelle 125 des elektrischen Antriebsstrangs 600 in einem Beispiel eine maximale Ausgangsdrehzahl von etwa 3.500 U/min und ein maximales Ausgangsdrehmoment von etwa 3.200 lb-ft auf.
  • Der zweite Getriebezug 425 und die Kupplung 460 in dem elektrischen Antriebsstrang 600 arbeiten auf ähnliche Art und Weise wie zuvor beschrieben. Über den Kupplungsaktuator 462 schaltet der Kontroller 110 die Klauenkupplung 461 zwischen der Leerlaufposition, der ersten Bereichsposition und der zweiten Bereichsposition, sodass der zweite Elektromotor 615 in der Lage ist, unterschiedliche Drehmomente an das Kupplungseingriffselement 465 bereitzustellen (oder nicht bereitzustellen), die an der Antriebswelle 125 mit dem Drehmoment von dem ersten Elektromotor 610 kombiniert werden. Wenn die Klauenkupplung 461 in einer Leerlaufposition ist, liefert der zweite Elektromotor 615 keine Leistung an die Antriebswelle 125. In einem solchen Fall kann der erste Elektromotor 610 die gesamte Leistung an die Antriebswelle 125 bereitstellen. Wiederum kann der erste Elektromotor 610 während des regenerativen Bremsens auch als Generator fungieren, um das ESS 115 aufzuladen. Die Klauenkupplung 461 kommt mit dem ersten Bereichselement 470 in Eingriff, um die Kupplung 460 in die erste Bereichsposition zu bringen, in der der zweite Elektromotor 615 in der Lage ist, höhere Drehmomente an die Antriebswelle 125 bereitzustellen. Die Klauenkupplung 461 schaltet in die zweite Bereichsposition durch In-Eingriff-Treten mit dem zweiten Bereichselement 475. In der zweiten Bereichsposition stellt der zweite Elektromotor 615 ein geringeres Drehmoment als in der ersten Bereichsposition bereit, die Drehzahl ist jedoch höher. Wiederum sind der erste Elektromotor 610 und der zweite Elektromotor 615 beide Niederdrehzahlmotoren, sodass der erste Getriebezug 420 nicht benötigt wird, um die Drehzahl des Ausgangs von dem elektrischen Antriebsstrang 600 zu reduzieren.
  • Die 7 zeigt einen elektrischen Antriebsstrang 700, der eine Variante des in der 4 dargestellten elektrischen Antriebsstrangs 400 ist. Wie zu erkennen ist, enthält der elektrische Antriebsstrang 700 eine Anzahl von gleichen Komponenten und ist in ähnlicher Weise aufgebaut wie der in der 4 gezeigte elektrische Antriebsstrang 400. Der elektrische Antriebsstrang 700 umfasst beispielsweise den zweiten Getriebezug 425, das zweite Planetengetriebe 435, die zweite Ausgangswelle 445, den zweiten Träger 455, die Kupplung 460 und den Kupplungsaktuator 462 des oben für den elektrischen Antriebsstrang 400 in der 4 und den elektrischen Antriebsstrang 600 in der 6 beschriebenen Typs. Der Kürze und Übersichtlichkeit halber werden diese gemeinsamen Merkmale nachstehend nicht erneut erläutert, es sei jedoch auf die vorhergehende Erläuterung dieser Merkmale verwiesen.
  • Wie in den früheren Beispielen umfasst der elektrische Antriebsstrang 700 einen ersten Elektromotor 710 mit einem ersten Wechselrichter 712 und einen zweiten Elektromotor 715 mit einem zweiten Wechselrichter 717. In diesem dargestellten Beispiel sind der erste Elektromotor 710 und der zweite Elektromotor 715 nicht vom gleichen Motortyp, sodass der erste Elektromotor 710 und der zweite Elektromotor 715 nicht gegeneinander austauschbar sind. Durch Verwendung unterschiedlicher Motortypen, die unterschiedliche Drehzahl -, Drehmoment- und/oder Leistungseigenschaften aufweisen können, können die Effizienz und die Leistungseigenschaften des elektrischen Antriebsstrangs 700 verbessert werden. Mit anderen Worten kann einer der Motoren die Defizite des anderen bei verschiedenen Betriebsanforderungen kompensieren. Wenn der elektrische Antriebsstrang 700 beispielsweise mit einer Last zu tun hat, die hohe Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen erfordert, kann ein Niederdrehzahlmotor mit hohem Drehmoment den größten Teil der Leistung (wenn nicht sogar die gesamte Leistung) bereitstellen, und der entsprechende Hochdrehzahlmotor mit niedrigem Drehmoment kann weniger Leistung bereitstellen. Wenn sich die Bedingungen umkehren und eine Situation eintritt, die ein niedriges Drehmoment und eine hohe Drehzahl erfordert, können sich die Arbeitslasten der Motoren dahingehend umkehren, dass der Hochdrehzahlmotor mit niedrigem Drehmoment mehr Leistung (oder die gesamte Leistung) bereitstellt, und der Niederdrehzahlmotor mit hohem Drehmoment weniger Leistung bereitstellt.
  • Wie gezeigt, ist der erste Elektromotor 710 relativ zu dem zweiten Elektromotor 715 stromaufseitig der Antriebswelle 125 angeordnet. Im dargestellten Beispiel ist der erste Elektromotor 710 ein Hochdrehzahlelektromotor und der zweite Elektromotor 715 ist ein Niederdrehzahlelektromotor. In einer Variante ist der erste Elektromotor 710 ein Hochdrehzahlelektromotor mit einer Nennbetriebsdrehzahl von mindestens 5000 U/min, und der zweite Elektromotor 715 ist ein Niederdrehzahlelektromotor mit einer Nennbetriebsdrehzahl von weniger als 5000 U/min. Der erste Elektromotor 710 hat in einer Variante eine Nennbetriebsdrehzahl von mindestens 10.600 U/min, eine Nennspitzenleistung von mindestens 250 hp, eine Nenndauerleistung von mindestens 150 hp, ein Nenndauerdrehmoment von mindestens 240 lb-ft und ein Nennspitzendrehmoment von mindestens 310 lb-ft. In dieser Variante hat der zweite Elektromotor 715 eine Nennbetriebsdrehzahl von höchstens 4.500 U/min, eine Nennspitzenleistung von mindestens 250 hp (600 Volt DC), eine Nenndauerleistung von mindestens 133 hp (600 Volt DC), ein Nenndauerdrehmoment von mindestens 320 lb-ft und ein Nennspitzendrehmoment von mindestens 735 lb-ft. Die Drehzahl des zweiten Elektromotors 715 ist in einer Ausführungsform auf eine maximale Drehzahl von 3.500 U/min im Betrieb begrenzt.
  • Der erste Wechselrichter 712 und der zweite Wechselrichter 717 wandeln Gleichstrom (DC) von dem ESS 115 in Wechselstrom (AC) um, um den ersten Elektromotor 710 beziehungsweise den zweiten Elektromotor 715 mit Leistung zu versorgen. Der erste Elektromotor 710 und der zweite Elektromotor 715 können auch als Generatoren wirken - wie etwa während des regenerativen Bremsens. In einer solchen Situation fungieren der erste Wechselrichter 712 und der zweite Wechselrichter 717 als Gleichrichter, indem sie die elektrische Wechselstromleistung von dem ersten Elektromotor 710 beziehungsweise von dem zweiten Elektromotor 715 in Gleichstromleistung umwandeln, die dem ESS 115 zugeführt wird. In dem dargestellten Beispiel umfassen der erste Wechselrichter 712 und der zweite Wechselrichter 717 Wechselrichter-Gleichrichter-Kombinationen, die zumindest Gleichstrom in Wechselstrom und Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln.
  • Wie in der 7 zu sehen ist, umfasst das Getriebe 705 außerdem einen ersten Getriebezug 720. Der erste Getriebezug 720 ist an dem Ausgangsende des ersten Elektromotors 710 angeordnet, das an dem der Antriebswelle 125 gegenüberliegenden Ende des elektrischen Antriebsstrangs 700 angeordnet ist. Der erste Elektromotor 710 und der zweite Elektromotor 715 sind zwischen dem ersten Getriebezug 720 und dem zweiten Getriebezug 425 sandwichartig aufgenommen. Der erste Getriebezug 720 umfasst ein erstes Planetengetriebe 725. Wie dargestellt, weist das erste Planetengetriebe 725 ein Sonnenrad 730 auf, das an dem ersten Elektromotor 710 befestigt ist, ein oder mehrere Planetenräder 735, die um das Sonnenrad 730 umlaufen, und ein Hohlrad 740, das die Planetenräder 735 umgreift. Die Planetenräder 735 sind sowohl mit dem Sonnenrad 730 als auch mit dem Hohlrad 740 in Eingriff. Die Planetenräder 735 sind an einem ersten Träger 745 befestigt.
  • Der elektrische Antriebsstrang 700 weist ferner eine erste Ausgangswelle 750 auf, die den ersten Träger 745 des ersten Planetengetriebes 725 mit der Antriebswelle 125 verbindet. Proximal zur Antriebswelle 125 erstreckt sich das Kupplungseingriffselement 465 radial von der ersten Ausgangswelle 750. Wie dargestellt, erstreckt sich die erste Ausgangswelle 750 in einer Längsrichtung durch den ersten Elektromotor 710, den zweiten Elektromotor 715 und die zweite Ausgangswelle 445. Die erste Ausgangswelle 750 erstreckt sich konzentrisch zu der zweiten Ausgangswelle 445. Der erste Elektromotor 710 und der zweite Elektromotor 715 sind in einem Beispiel über Verbindungen des Längsverzahnungstyps des zuvor beschriebenen und dargestellten Typs an dem ersten Planetengetriebe 725 beziehungsweise an der zweiten Ausgangswelle 445 befestigt. Der erste Elektromotor 710 kann, falls gewünscht, über das erste Planetengetriebe 725 und die erste Ausgangswelle 750 eine ununterbrochene Verbindung mit der Antriebswelle 125 aufweisen.
  • Das Getriebe 705 umfasst ferner eine wählbare Einwegkupplung („Selectable One-Way Clutch“, SOWC) 755, die in der Lage ist, das Hohlrad 740 in und außer Eingriff zu bringen, sodass das Hohlrad 740 stationär oder drehbar sein kann. Im dargestellten Beispiel umfasst die SOWC 755 ein Kupplungseingriffselement 760, das dazu ausgelegt ist, mit dem Hohlrad 740 des ersten Planetengetriebes 725 in Eingriff zu kommen, und einen Kupplungsaktuator 765, der das Kupplungseingriffselement 760 selektiv mit dem Hohlrad 740 in Eingriff bringt, um ein Drehmoment von dem ersten Elektromotor 710 an die erste Ausgangswelle 750 bereitzustellen. Der Kupplungsaktuator 765 ist mit dem Kontroller 110 wirkgekoppelt, sodass der Kontroller 110 in der Lage ist, den Betrieb des SOWC 755 zu steuern.
  • Wenn der Kupplungsaktuator 765 des SOWC 755 das Kupplungseingriffselement 760 mit dem Hohlrad 740 außer Eingriff bringt, ist das Hohlrad 740 in der Lage, sich um das Sonnenrad 730 in dem ersten Planetengetriebe 725 zu drehen oder um dieses umzulaufen. In diesem ausgerückten Zustand des Hohlrads 740, in dem sich das Hohlrad 740 bewegen kann, bleibt der erste Träger 745 im Wesentlichen selbst dann stationär, wenn sich der erste Elektromotor 710 dreht oder ein Drehmoment auf das Sonnenrad 730 des ersten Planetengetriebes 725 ausübt. Folglich wird kein Drehmoment von dem ersten Elektromotor 710 auf die Antriebswelle 125 übertragen. In einer anderen Ausführungsform kann der erste Elektromotor 710 abgeschaltet werden, wenn kein Drehmoment von dem ersten Elektromotor 710 benötigt wird. Dadurch wird die Drehung des ersten Elektromotors 710 verhindert. Infolgedessen wird kein Drehmoment an die Antriebswelle 125 bereitgestellt. Andererseits wird eine Relativbewegung des Hohlrads 740 verhindert, wenn der Kontroller 110 über den Kupplungsaktuator 765 das Kupplungseingriffselement 760 mit dem Hohlrad 740 in Eingriff bringt. Da das Hohlrad 740 fixiert ist, kann sich der erste Träger 745 drehen, wenn der erste Elektromotor 710 das Sonnenrad 730 dreht, was wiederum ermöglicht, dass Drehmoment von dem ersten Elektromotor 710 entlang der ersten Ausgangswelle 750 auf die Antriebswelle 125 übertragen wird. Der erste Elektromotor 710 ist wiederum ein Hochdrehzahlmotor. Das erste Planetengetriebe 725 reduziert die Ausgangsdrehzahl des ersten Elektromotors 710, sodass bei Bedarf die Drehzahl der ersten Ausgangswelle 750 im Wesentlichen mit der Drehzahl des zweiten Elektromotors 715 mit niedrigerer Drehzahl übereinstimmen kann.
  • Der zweite Getriebezug 425 und die Kupplung 460 in dem elektrischen Antriebsstrang 700 arbeiten auf ähnliche Art und Weise wie zuvor beschrieben. Über den Kupplungsaktuator 462 schaltet der Kontroller 110 die Klauenkupplung 461 zwischen der Leerlaufposition, der ersten Bereichsposition und der zweiten Bereichsposition, sodass der zweite Elektromotor 715 in der Lage ist, unterschiedliche Drehmomente an das Kupplungseingriffselement 465 bereitzustellen (oder nicht bereitzustellen), die an der Antriebswelle 125 mit dem Drehmoment von dem ersten Elektromotor 710 kombiniert werden. Wenn die Klauenkupplung 461 in einer Leerlaufposition ist, liefert der zweite Elektromotor 715 keine Leistung an die Antriebswelle 125. In einem solchen Fall kann der erste Elektromotor 710 bei Bedarf die gesamte Leistung an die Antriebswelle 125 bereitstellen. Wiederum kann der erste Elektromotor 710 während des regenerativen Bremsens auch als Generator fungieren, um das ESS 115 aufzuladen. Die Klauenkupplung 461 kommt mit dem ersten Bereichselement 470 in Eingriff, um die Kupplung 460 in die erste Bereichsposition zu bringen, in der der zweite Elektromotor 715 in der Lage ist, höhere Drehmomente an die Antriebswelle 125 bereitzustellen. Die Klauenkupplung 461 schaltet in die zweite Bereichsposition durch In-Eingriff-Treten mit dem zweiten Bereichselement 475. In der zweiten Bereichsposition stellt der zweite Elektromotor 715 ein geringeres Drehmoment als in der ersten Bereichsposition bereit, die Drehzahl ist jedoch höher. Während der erste Elektromotor 710 ein Hochdrehzahlmotor ist, wird die Ausgangsdrehzahl des ersten Elektromotors 710 durch das erste Planetengetriebe 725 reduziert, und der zweite Elektromotor 715 ist ein Niederdrehzahlmotor, sodass der erste Getriebezug 420 nicht benötigt wird, um die Drehzahl des Ausgangs von dem elektrischen Antriebsstrang 700 zu reduzieren. Diese Konfiguration ermöglicht wiederum die Verwendung von zwei unterschiedlichen oder nicht austauschbaren Motoren, die unterschiedliche Leistungsprofile aufweisen, sodass der erste Elektromotor 710 und der zweite Elektromotor 715 kumulativ effizienter arbeiten können.
  • Die 8 zeigt ein weiteres Beispiel eines elektrischen Antriebsstrangs 800, der zwei unterschiedliche Motortypen umfasst. Wie zu erkennen ist, enthält der elektrische Antriebsstrang 800 eine Anzahl von gleichen Komponenten und ist in ähnlicher Weise aufgebaut wie der in der 4 gezeigte elektrische Antriebsstrang 400, der elektrische Antriebsstrang 600 in der 6 und der elektrische Antriebsstrang 700 in der 7. Beispielsweise umfasst der elektrische Antriebsstrang 800 den zweiten Getriebezug 425, das zweite Planetengetriebe 435, die erste Ausgangswelle 440, die zweite Ausgangswelle 445, den zweiten Träger 455, die Kupplung 460 und den Kupplungsaktuator 462 des oben beschriebenen Typs. Der Kürze und Übersichtlichkeit halber werden diese gemeinsamen Merkmale nachstehend nicht erneut detailliert erläutert, es sei jedoch auf die vorhergehende Erläuterung dieser Merkmale verwiesen.
  • Wie in den früheren Beispielen umfasst der elektrische Antriebsstrang 800 einen ersten Elektromotor 810 mit einem ersten Wechselrichter 812 und einen zweiten Elektromotor 815 mit einem zweiten Wechselrichter 817. In diesem dargestellten Beispiel sind der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 nicht vom gleichen Motortyp, sodass der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 nicht gegeneinander austauschbar sind. Durch Verwendung unterschiedlicher Motortypen, die unterschiedliche Drehzahl -, Drehmoment- und/oder Leistungseigenschaften aufweisen können, können die Effizienz und die Leistungseigenschaften des elektrischen Antriebsstrangs 800 verbessert werden. Mit anderen Worten kann einer der Motoren die Defizite des anderen bei verschiedenen Betriebsanforderungen kompensieren. Wenn der elektrische Antriebsstrang 800 beispielsweise mit einer Last zu tun hat, die hohe Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen erfordert, kann ein Niederdrehzahlmotor mit hohem Drehmoment den größten Teil der Leistung (wenn nicht sogar die gesamte Leistung) bereitstellen, und der entsprechende Hochdrehzahlmotor mit niedrigem Drehmoment kann weniger Leistung bereitstellen. Wenn sich die Bedingungen umkehren und eine Situation eintritt, die ein niedriges Drehmoment und eine hohe Drehzahl erfordert, können sich die Arbeitslasten der Motoren dahingehend umkehren, dass der Hochdrehzahlmotor mit niedrigem Drehmoment mehr Leistung (oder die gesamte Leistung) bereitstellt, und der Niederdrehzahlmotor mit hohem Drehmoment weniger Leistung bereitstellt.
  • Wie gezeigt, ist der erste Elektromotor 810 relativ zu dem zweiten Elektromotor 815 stromaufseitig der Antriebswelle 125 angeordnet. Im Vergleich zu dem elektrischen Antriebsstrang 700 der 7 sind die relativen Positionen des Niederdrehzahlmotors und des Hochdrehzahlmotors umgestellt oder vertauscht worden. Im dargestellten Beispiel ist der erste Elektromotor 810 ein Niederdrehzahlelektromotor und der zweite Elektromotor 815 ist ein Hochdrehzahlelektromotor. In einer Variante hat der erste Elektromotor 810 eine Nennbetriebsdrehzahl von höchstens 4.500 U/min, eine Nennspitzenleistung von mindestens 250 hp (600 VDC), eine Nenndauerleistung von mindestens 133 hp (600 VDC), ein Nenndauerdrehmoment von mindestens 320 lb-ft und ein Nennspitzendrehmoment von mindestens 835 lb-ft. Die Drehzahl des ersten Elektromotors 810 ist in einer Ausführungsform auf eine maximale Drehzahl von 3.500 U/min im Betrieb begrenzt. In dieser Variante ist der zweite Elektromotor 815 ein Hochdrehzahlelektromotor mit einer Nennbetriebsdrehzahl von mindestens 5000 U/min, und der zweite Elektromotor 815 ist ein Niederdrehzahlelektromotor mit einer Nennbetriebsdrehzahl von weniger als 5000 U/min. Der zweite Elektromotor 815 hat in einer Variante eine Nennbetriebsdrehzahl von mindestens 10.600 U/min, eine Nennspitzenleistung von mindestens 250 hp, eine Nenndauerleistung von mindestens 150 hp, ein Nenndauerdrehmoment von mindestens 240 lb-ft und ein Nennspitzendrehmoment von mindestens 310 lb-ft.
  • Der erste Wechselrichter 812 und der zweite Wechselrichter 817 wandeln Gleichstrom (DC) von dem ESS 115 in Wechselstrom (AC) um, um den ersten Elektromotor 810 beziehungsweise den zweiten Elektromotor 815 mit Leistung zu versorgen. Der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 können auch als Generatoren wirken - beispielsweise während des regenerativen Bremsens. In einer solchen Situation fungieren der erste Wechselrichter 812 und der zweite Wechselrichter 817 als Gleichrichter, indem sie die elektrische Wechselstromleistung von dem ersten Elektromotor 810 beziehungsweise von dem zweiten Elektromotor 815 in Gleichstromleistung umwandeln, die dem ESS 115 zugeführt wird. Im dargestellten Beispiel umfassen der erste Wechselrichter 812 und der zweite Wechselrichter 817 Wechselrichter-Gleichrichter-Kombinationen, die zumindest Gleichstrom in Wechselstrom und Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln.
  • Wie in der 8 zu erkennen ist, umfasst das Getriebe 805 ferner einen Untersetzungsgetriebezug 820, der die von dem zweiten Elektromotor 815 mit hoher Drehzahl abgegebene Drehzahl reduziert und das von diesem abgegebene Drehmoment erhöht. Der Untersetzungsgetriebezug 820 ist am Ausgangsende des zweiten Elektromotors 815 angeordnet. Der Untersetzungsgetriebezug 820 ist zwischen dem zweiten Elektromotor 815 und dem zweiten Getriebezug 425 sandwichartig aufgenommen. Der Untersetzungsgetriebezug 820 umfasst ein erstes Planetengetriebe 825. Wie dargestellt, weist das erste Planetengetriebe 825 ein Sonnenrad 830 auf, das an der zweiten Ausgangswelle 445 befestigt ist, ein oder mehrere Planetenräder 835, die um das Sonnenrad 830 umlaufen, und ein Hohlrad 840, das die Planetenräder 835 umgreift. Die Planetenräder 835 sind sowohl mit dem Sonnenrad 830 als auch mit dem Hohlrad 840 in Eingriff. Die Planetenräder 835 sind an einem Träger 845 befestigt. Der Träger 845 ist mit dem Eingang des zweiten Planetengetriebes 435 und dem zweiten Bereichselement 475 verbunden.
  • Der elektrische Antriebsstrang 800 weist ferner eine erste Ausgangswelle 850 auf, die den ersten Elektromotor 810 mit der Antriebswelle 125 verbindet. Proximal zur Antriebswelle 125 erstreckt sich das Kupplungseingriffselement 465 radial von der ersten Ausgangswelle 850. Wie dargestellt, erstreckt sich die erste Ausgangswelle 850 in einer Längsrichtung durch den ersten Elektromotor 810, den zweiten Elektromotor 815, die zweite Ausgangswelle 445 und den zweiten Getriebezug 425. Die erste Ausgangswelle 850 erstreckt sich konzentrisch zu der zweiten Ausgangswelle 445. Der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 sind in einem Beispiel über Längsverzahnungen an der zweiten Ausgangswelle 445 beziehungsweise an der ersten Ausgangswelle 850 befestigt. Der erste Elektromotor 810 weist über die erste Ausgangswelle 850 eine ununterbrochene Verbindung mit der Antriebswelle 125 auf.
  • Wie zuvor erwähnt, ist der erste Elektromotor 810 ein Niederdrehzahlelektromotor und der zweite Elektromotor 815 ist ein Hochdrehzahlelektromotor. Der Untersetzungsgetriebezug 820 reduziert die von dem zweiten Elektromotor 815 mit hoher Drehzahl abgegebene Drehzahl und erhöht das von diesem abgegebene Drehmoment. Diese Leistung von dem ersten Planetengetriebes 825 wird wiederum dem zweiten Getriebezug 425 zugeführt. Da der erste Elektromotor 810 ein Niederdrehzahlelektromotor ist, muss die Drehzahl des ersten Elektromotors 810 nicht durch ein Planetengetriebe oder andere Arten der Verzahnung reduziert werden. Der erste Elektromotor 810 weist über die erste Ausgangswelle 850 eine ununterbrochene Verbindung mit der Antriebswelle 125 auf.
  • Der zweite Getriebezug 425 und die Kupplung 460 in dem elektrischen Antriebsstrang 800 arbeiten auf ähnliche Art und Weise wie zuvor beschrieben. Über den Kupplungsaktuator 462 schaltet der Kontroller 110 die Klauenkupplung 461 zwischen der Leerlaufposition, der ersten Bereichsposition und der zweiten Bereichsposition, sodass der zweite Elektromotor 815 in der Lage ist, unterschiedliche Drehmomente an das Kupplungseingriffselement 465 bereitzustellen (oder nicht bereitzustellen), die an der Antriebswelle 125 mit dem Drehmoment von dem ersten Elektromotor 810 kombiniert werden. Wenn die Klauenkupplung 461 in einer Leerlaufposition ist, liefert der zweite Elektromotor 815 keine Leistung an die Antriebswelle 125. In einem solchen Fall kann der erste Elektromotor 810 bei Bedarf die gesamte Leistung an die Antriebswelle 125 bereitstellen. Wiederum kann der erste Elektromotor 810 während des regenerativen Bremsens auch als Generator fungieren, um das ESS 115 aufzuladen. Die Klauenkupplung 461 kommt mit dem ersten Bereichselement 470 in Eingriff, um die Kupplung 460 in die erste Bereichsposition zu bringen, in der der zweite Elektromotor 815 in der Lage ist, noch höhere Drehmomente an die Antriebswelle 125 bei niedrigeren Drehzahlen bereitzustellen. Die Klauenkupplung 461 schaltet in die zweite Bereichsposition durch In-Eingriff-Treten mit dem zweiten Bereichselement 475. In der zweiten Bereichsposition stellt der zweite Elektromotor 815 ein geringeres Drehmoment als in der ersten Bereichsposition bereit, die Drehzahl ist jedoch höher. Während der erste Elektromotor 815 ein Hochdrehzahlmotor ist, wird die Ausgangsdrehzahl des zweiten Elektromotors 815 durch das erste Planetengetriebe 825 reduziert, und der erste Elektromotor 810 ist ein Niederdrehzahlmotor, sodass der erste Getriebezug 420 nicht benötigt wird, um die Drehzahl des Ausgangs von dem elektrischen Antriebsstrang 800 zu reduzieren. Diese Konfiguration ermöglicht wiederum die Verwendung von zwei unterschiedlichen oder nicht austauschbaren Motoren, die unterschiedliche Leistungsprofile aufweisen, sodass der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 kumulativ effizienter arbeiten können.
  • Die 9 zeigt ein Diagramm eines weiteren Beispiels des elektrischen Antriebsstrangs 900, der in dem Fahrzeug 100 der 1 eingesetzt werden kann, und die 10 zeigt eine Querschnittsansicht des elektrischen Antriebsstrangs 900. Der elektrische Antriebsstrang 900 hat mit den zuvor beschriebenen eine Reihe von Komponenten und Funktionen gemeinsam. Aus Gründen der Kürze und Übersichtlichkeit werden diese gemeinsamen Merkmale im Folgenden nicht ausführlich beschrieben, es sei jedoch auf die vorhergehenden Erläuterungen dieser Merkmale verwiesen.
  • Wie dargestellt, umfasst der elektrische Antriebsstrang 900 ein kontinuierliches Mehrfachmotorleistungsgetriebe 902. Das Getriebe 902 des elektrischen Antriebsstrangs 900 umfasst einen ersten Elektromotor 905 mit einem ersten Wechselrichter 906 und einen zweiten Elektromotor 907 mit einem zweiten Wechselrichter 908. Der erste Wechselrichter 906 ist elektrisch zwischen dem ESS 115 und dem ersten Elektromotor 905 angeschlossen, und der zweite Wechselrichter 908 ist elektrisch zwischen dem ESS 115 und dem zweiten Elektromotor 907 angeschlossen. Der erste Wechselrichter 906 und der zweite Wechselrichter 908 wandeln den Gleichstrom (DC) von dem ESS 115 in Wechselstrom (AC) um, um den ersten Elektromotor 905 beziehungsweise den zweiten Elektromotor 907 mit Leistung zu versorgen. Der erste Elektromotor 905 und der zweite Elektromotor 907 können auch als Generatoren wirken - beispielsweise während des regenerativen Bremsens. In einer solchen Situation wandeln der erste Wechselrichter 906 und der zweite Wechselrichter 908 die elektrische Wechselstromleistung von dem ersten Elektromotor 905 bzw. dem zweiten Elektromotor 907 in Gleichstromleistung um, die dem ESS 115 zugeführt wird. In einem Beispiel sind der erste Elektromotor 905 und der zweite Elektromotor 907 Elektromotoren desselben Typs, sodass beide Motoren innerhalb normaler Fertigungstoleranzen im Wesentlichen dieselbe Drehzahl- und Drehmomentabgabe bereitstellen. In einer Ausführungsform sind der erste Elektromotor 905 und der zweite Elektromotor 907 gegeneinander austauschbar. In einer Ausführungsform sind der erste Elektromotor 905 und der zweite Elektromotor 907 beide Hochdrehzahlelektromotoren. In einem spezifischen Beispiel sind der erste Elektromotor 905 und der zweite Elektromotor 907 Hochdrehzahlelektromotoren des gleichen Typs mit Nenndrehzahlen von mindestens 5.000 U/min, und insbesondere weisen der erste Elektromotor 905 und der zweite Elektromotor 907 jeweils eine Nenndrehzahl von mindestens 10.600 U/min auf, eine Nennspitzenleistung von mindestens 250 hp, eine Nenndauerleistung von mindestens 150 hp, ein Nenndauerdrehmoment von mindestens 240 lb-ft und ein Nennspitzendrehmoment von mindestens 310 lb-ft.
  • Wie in den 9 und 10 zu sehen ist, umfasst der elektrische Antriebsstrang 900 einen ersten Getriebezug 909 und einen zweiten Getriebezug 910. Der erste Getriebezug 909 ist am Ausgangsende des ersten Elektromotors 905 und proximal zu der Antriebswelle 125 angeordnet. Der erste Getriebezug 909 umfasst das erste Planetengetriebe 430 mit dem Sonnenrad 250. Dem zweiten Elektromotor 907 gegenüber, auf der anderen Seite der Antriebswelle 125, ist der zweite Getriebezug 910 angeordnet. Der zweite Getriebezug 910 umfasst ein zweites Planetengetriebe 915 mit einem zweiten Träger 920.
  • Im dargestellten Beispiel umfasst das Getriebe 902 eine erste Ausgangswelle 925, eine zweite Ausgangswelle 930 und eine dritte Ausgangswelle 935, die sich in dem elektrischen Antriebsstrang 900 in einer Längsrichtung erstrecken. Die erste Ausgangswelle 925 und die zweite Ausgangswelle 930 sind hohl, um die dritte Ausgangswelle 935 aufzunehmen. Die dritte Ausgangswelle 935 erstreckt sich konzentrisch innerhalb der ersten Ausgangswelle 925 und der zweiten Ausgangswelle 930. Der zweite Getriebezug 910 und das zweite Planetengetriebe 915 sind in einem Beispiel über eine Verbindung des Längsverzahnungstyps der zuvor beschriebenen und dargestellten Typen an der ersten Ausgangswelle 925 beziehungsweise an der zweiten Ausgangswelle 930 befestigt.
  • Wie gezeigt, sind die erste Ausgangswelle 925 und die dritte Ausgangswelle 935 direkt mit dem Sonnenrad 250 des ersten Planetengetriebes 430 verbunden. Die zweite Ausgangswelle 930 weist durch eine erste Kupplung 940, welche die zweite Ausgangswelle 930 selektiv mit der ersten Ausgangswelle 925 verbindet, eine unterbrechbare Verbindung mit der ersten Ausgangswelle 925 auf. Um einen kompakten Aufbau bereitzustellen, ist die erste Kupplung 940 zwischen dem ersten Elektromotor 905 und dem zweiten Elektromotor 907 sandwichartig aufgenommen oder angeordnet. In dem dargestellten Beispiel umfasst die erste Kupplung 940 eine einseitig wirkende Klauenkupplung 945, in anderen Varianten können jedoch auch andere Kupplungsarten verwendet werden. Die Klauenkupplung 945 umfasst einen Kupplungskranz 950 und einen Kupplungsaktuator 955, der dazu ausgelegt ist, den Kupplungskranz 950 in einer Längsrichtung zu bewegen, um die zweite Ausgangswelle 930 mit der ersten Ausgangswelle 925 in und außer Eingriff zu bringen. Der Kupplungsaktuator 955 der ersten Kupplung 940 ist wirkverbunden mit dem Kontroller 110, sodass der Kontroller 110 in der Lage ist, die erste Kupplung 940 zu steuern. In dem dargestellten Beispiel weist die erste Ausgangswelle 925 ein Kupplungseingriffselement 960 auf und die zweite Ausgangswelle 930 weist ein Bereichselement 965 auf, und der Kupplungskranz 950 der Klauenkupplung 945 bringt das Bereichselement 965 der zweiten Ausgangswelle 930 selektiv mit dem Kupplungseingriffselement 960 der ersten Ausgangswelle 925 in und außer Eingriff. Mit anderen Worten bilden die erste Ausgangswelle 925 und die zweite Ausgangswelle 930 einen unterbrechbaren geteilten Wellenaufbau, bei dem die Wellen selektiv miteinander verbunden werden können, sodass das Drehmoment von dem zweiten Getriebezug 910 und dem zweiten Planetengetriebe 915 miteinander kombiniert werden können.
  • An dem Ende, das dem Bereichselement 965 gegenüberliegt, ist die zweite Ausgangswelle 930 mit dem zweiten Planetengetriebe 915 verbunden. Wie in den anderen Beispielen umfasst das zweite Planetengetriebe 915 das Sonnenrad 250, ein oder mehrere Planetenräder 255 und das Hohlrad 260, die im Wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die zweite Ausgangswelle 930 ist im dargestellten Beispiel an dem Sonnenrad 250 mit dem zweiten Planetengetriebe 915 verbunden. Das zweite Planetengetriebe 915 ist seinerseits über den zweiten Träger 920 mit der dritten Ausgangswelle 935 verbunden. Über den zweiten Träger 920 kann das zweite Planetengetriebe 915 ein Drehmoment an die erste Ausgangswelle 925 bereitstellen, das wiederum dem Sonnenrad 250 des ersten Getriebezugs 909 bereitgestellt wird.
  • Das Getriebe 902 umfasst ferner eine zweite Kupplung 970, die in das zweite Planetengetriebe 915 eingreift. Im dargestellten Beispiel umfasst die zweite Kupplung 970 eine wählbare Einwegkupplung („SOWC“) 975. Die SOWC 975 umfasst ein Kupplungseingriffselement 980, das dazu ausgelegt ist, mit dem Hohlrad 260 des zweiten Planetengetriebes 915 in Eingriff zu kommen, und einen Kupplungsaktuator 985, der das Kupplungseingriffselement 980 selektiv mit dem Hohlrad 260 in Eingriff bringt, um das Übersetzungsverhältnis für die von dem zweiten Planetengetriebe 915 bereitgestellte Leistung zu verändern oder den zweiten Elektromotor 907 zu trennen. Der Kupplungsaktuator 985 der SOWC 975 ist wirkverbunden mit dem Kontroller 110, sodass der Kontroller 110 in der Lage ist, die zweite Kupplung 970 zu steuern. Durch Steuern des Betriebs der ersten Kupplung 940 und der zweiten Kupplung 970 ist der Kontroller 110 in der Lage, die Drehzahl und das Drehmoment, die von dem zweite Planetengetriebe 915 an den ersten Getriebezug 909 bereitgestellt werden, zu ändern und zu steuern. In einer Ausführungsform arbeiten die erste Kupplung 940 und die zweite Kupplung 970 zusammen, um die erste Bereichsposition zu erreichen. Um die erste Bereichsposition zu erreichen, wird die SOWC 975 durch Betätigung des Kupplungsaktuators 985 mit dem Hohlrad 260 in Eingriff gebracht. Zu diesem Zeitpunkt wird die erste Kupplung 940 außer Eingriff mit dem Kupplungseingriffselement 960 gebracht, sodass die erste Ausgangswelle 925 und die zweite Ausgangswelle 930 getrennt werden. Um die zweite Bereichsposition zu erreichen, wird die SOWC 975 durch Betätigung des Kupplungsaktuators 985 außer Eingriff mit dem Hohlrad 260 gebracht. Dies ermöglicht, dass das Hohlrad 260 freiläuft. Zu diesem Zeitpunkt wird die erste Kupplung 940 durch den Kupplungsaktuator 955 betätigt, um mit dem Kupplungseingriffselement 960 in Eingriff zu kommen. Dadurch werden die erste Ausgangswelle 925 und die zweite Ausgangswelle 930 verbunden.
  • Wie erkannt werden dürfte, arbeitet der zweite Getriebezug 910 in der 9 auf ähnliche Art und Weise wie das erste Planetengetriebe 725 in der 7. Wenn das Kupplungseingriffselement 980 der SOWC 975 mit dem Hohlrad 260 in Eingriff kommt, reduziert der zweite Getriebezug 910 die von dem zweiten Elektromotor 907 an die dritte Ausgangswelle 935 abgegebene Drehzahl und erhöht das von diesem abgegebene Drehmoment. Wenn das Kupplungseingriffselement 980 außer Eingriff mit dem Hohlrad 260 ist, wird über den zweiten Getriebezug 910 kein Drehmoment bereitgestellt. Um ein Drehmoment von dem zweiten Elektromotor 907 bereitzustellen, verbindet der Kontroller 110 über die Klauenkupplung 945 das Bereichselement 965 der zweiten Ausgangswelle 930 mit dem Kupplungseingriffselement 960 der ersten Ausgangswelle 925. In diesen sowie in anderen Betriebsszenarien reduziert der erste Getriebezug 909 die Drehzahl des Ausgangs, die durch den ersten Elektromotor 905 und/oder den zweiten Elektromotor 907, die Hochdrehzahlmotoren sind, bereitgestellt wird.
  • Begriffsglossar
  • Die in den Ansprüchen und in der Beschreibung verwendete Sprache soll nur ihre einfache und gewöhnliche Bedeutung haben, mit Ausnahme dessen, was im Folgenden explizit definiert ist. Die Wörter in diesen Definitionen sollen nur in ihrer einfachen und üblichen Bedeutung verstanden werden. Diese einfache und übliche Bedeutung schließt alle konsistenten Wörterbuchdefinitionen aus den zuletzt veröffentlichten Webster's Wörterbüchern und Random House Wörterbüchern ein. Wie sie in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, gelten für diese Begriffe und die weiter unten aufgeführten gängigen Varianten derselben die folgenden Definitionen.
  • „Aftermarket-Produkt“ bezeichnet grundsätzlich ein oder mehrere Teile und/oder Zubehörteile, die zur Reparatur und/oder Verbesserung eines Produkts verwendet werden, das von einem Erstausrüster („Original Equipment Manufacturer“, OEM) bereits hergestellt und verkauft wurde. Aftermarket-Produkte können beispielsweise Ersatzteile, Zubehörteile und/oder Komponenten für Kraftfahrzeuge umfassen.
  • „Achse“ bezeichnet grundsätzlich eine Gerade, um die ein Körper sich dreht oder drehen kann.
  • „Lager“ bezeichnet grundsätzlich ein Maschinenelement, das eine Relativbewegung beschränkt und die Reibung zwischen beweglichen Teilen auf nur die gewünschte Bewegung, wie eine Drehbewegung, reduziert. Das Lager kann beispielsweise in Form von losen Kugellagern, wie etwa in Naben mit Konuslagern, vorliegen. Das Lager kann auch in Form eines Kartuschenlagers vorliegen, in dem Kugellager in einer Kartusche enthalten sind, die wie ein Hohlzylinder geformt ist, wobei sich die Innenfläche in Bezug auf die Außenfläche unter Verwendung von Kugellagern oder anderen Lagerarten dreht.
  • „Bremse“ bezeichnet grundsätzlich eine Vorrichtung zum Arretieren und/oder Verhindern der Bewegung eines Mechanismus - in der Regel durch Reibung, elektromagnetische Kräfte und/oder andere Kräfte. Bremsen können beispielsweise Einrichtungen in Automobilen, Fahrrädern oder anderen Fahrzeugen umfassen, die dazu verwendet werden, das Fahrzeug zu verlangsamen und/oder anzuhalten. Mit anderen Worten ist eine Bremse eine mechanische Vorrichtung, die eine Bewegung verhindert, indem sie Energie von einem sich bewegenden System absorbiert. Die Bremse kann beispielsweise dazu verwendet werden, ein sich bewegendes Fahrzeug, ein sich bewegendes Rad und/oder eine sich bewegende Achse zu verlangsamen oder anzuhalten, oder deren Bewegung zu verhindern. Meistens geschieht dies durch Reibung. Bremstypen umfassen Reibungsbremssysteme, Druckbremssysteme und/oder elektromagnetische Bremssysteme. Reibungsbremsen können beispielsweise Felgenbremsen, Trommelbremsen und/oder Scheibenbremsen umfassen. Elektromagnetische Bremssysteme können beispielsweise Elektromotoren/Generatoren umfassen, die in regenerativen Bremssystemen zum Einsatz kommen.
  • „Kupplung“ bezeichnet grundsätzlich eine Vorrichtung, die zwischen zwei oder mehr rotierenden Wellen oder anderen beweglichen Komponenten eine mechanische Kraftübertragung einkuppelt und auskuppelt. In einem Beispiel ist eine Welle üblicherweise an einer Kraftmaschine, einem Motor oder einer anderen Leistungsquelle angebracht, die als das Antriebselement wirkt, während die andere Welle (d.h. das angetriebene Element) Ausgangsleistung für die Arbeit bereitstellt. Obgleich die beteiligten Bewegungen üblicherweise Drehbewegungen sind, werden auch lineare Kupplungen verwendet, um Komponenten, die sich mit einer linearen oder nahezu linearen Bewegung bewegen, in und außer Eingriff zu bringen. Die Kupplungskomponenten können beispielsweise durch mechanische, hydraulische und/oder elektrische Betätigung in und außer Eingriff gebracht werden. Die Kupplungen können formschlüssige Kupplungen und Reibungskupplungen umfassen. Nasskupplungen sind in der Regel in eine Kühlschmierflüssigkeit oder ein anderes Fluid eingetaucht, während Trockenkupplungen nicht von solchen Flüssigkeiten umspült sind. Einige nicht einschränkende Beispiele für Kupplungen sind Konuskupplungen, Drehmomentbegrenzungskupplungen, Axialkupplungen, Scheibenkupplungen, Klauenkupplungen, Bandkupplungen, um nur einige zu nennen.
  • „Kontroller“ bezeichnet grundsätzlich eine Vorrichtung unter Verwendung mechanischer, hydraulischer, pneumatischer elektronischer Techniken und/oder eines Mikroprozessors oder Computers, der die Betriebsbedingungen eines gegebenen dynamischen Systems überwacht und physikalisch verändert. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Kontroller einen Programmable Logic Controller (PLC) der Marke Allen Bradley umfassen. Ein Kontroller kann einen Prozessor zum Durchführen von Berechnungen zum Verarbeiten von Eingaben oder Ausgaben umfassen. Ein Kontroller kann einen Speicher zum Speichern von Werten, die von dem Prozessor verarbeitet werden sollen, oder zum Speichern der Ergebnisse früherer Verarbeitungen, umfassen. Ein Kontroller kann auch dazu ausgelegt sein, zum Empfangen oder Senden von Werten, Eingaben und Ausgaben von einer Vielzahl von Eingabe- und Ausgabevorrichtungen aufzunehmen. Solche Vorrichtungen umfassen andere Computer, Tastaturen, Mäuse, Sichtanzeigen, Drucker, Industriegeräte und Systeme oder Maschinen aller Arten und Größen. Ein Kontroller kann beispielsweise ein Netzwerk oder eine Netzwerkschnittstelle steuern, um auf Anforderung verschiedene Netzwerkkommunikationen durchzuführen. Die Netzwerkschnittstelle kann Teil des Kontrollers sein oder als separat und entfernt von dem Kontroller gekennzeichnet sein. Ein Kontroller kann eine einzelne physische Rechenvorrichtung sein, wie etwa ein Desktop-Computer oder ein Laptop-Computer; oder er kann zusammengesetzt sein aus mehreren Vorrichtungen derselben Art, wie einer Gruppe von Servern, die als eine Vorrichtung in einem vernetzten Cluster arbeiten; oder er kann eine heterogene Kombination verschiedener Rechenvorrichtungen sein, die als ein Kontroller arbeiten und durch ein Kommunikationsnetzwerk miteinander verbunden sind. Das mit der Kontroller verbundene Kommunikationsnetzwerk kann auch mit einem größeren Netzwerk, wie dem Internet, verbunden sein. Somit kann ein Kontroller einen oder mehrere physische Prozessoren oder andere Rechenvorrichtungen oder -schaltungen umfassen und kann auch einen beliebigen geeigneten Speichertyp umfassen. Ein Kontroller kann auch eine virtuelle Rechenplattform sein, die eine unbekannte oder schwankende Anzahl von physischen Prozessoren und Speichern oder Speichervorrichtungen aufweist. Ein Kontroller kann sich also physisch an einem einzigen geografischen Standort befinden oder über mehrere weit verstreute Standorte verteilt sein, wobei mehrere Prozessoren über ein Kommunikationsnetzwerk miteinander verbunden sind, um als ein einziger Kontroller zu arbeiten. Mehrere Kontroller oder Rechenvorrichtungen können dazu konfiguriert sein, zur Bildung eines Netzwerks miteinander oder mit anderen Vorrichtungen über drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsverbindungen zu kommunizieren. Netzwerkkommunikationen können verschiedene Kontroller durchlaufen, die als Netzwerkgeräte, wie Switches, Router, Firewalls oder andere Netzwerkvorrichtungen oder -schnittstellen, arbeiten, bevor sie über andere größere Computernetzwerke, wie beispielsweise das Internet, geleitet werden. Kommunikationen können auch als drahtlose Datenübertragungen - die über elektromagnetische Wellen, durch Übertragungsleitungen oder den freien Raum übertragen werden - durch das Netzwerk geleitet werden. Solche Kommunikationen umfassen die Nutzung von WiFi oder anderen drahtlosen lokalen Netzwerken (WLAN) oder eines Mobilfunksenders/-empfängers zur Datenübertragung.
  • „Controller Area Network“ oder „CAN“ bezeichnet grundsätzlich einen Fahrzeugbusstandard, der dazu konzipiert ist, Mikrocontroller, Sensoren und/oder andere Vorrichtungen in Anwendungen miteinander kommunizieren zu lassen, ohne dass ein Host-Computer erforderlich ist. CAN-Systeme umfassen ein nachrichtenbasiertes Protokoll, das ursprünglich für die elektrische Multiplex-Verdrahtung in Automobilen entwickelt wurde, jedoch auch in vielen anderen Zusammenhängen genutzt wird. Ein Fahrzeug mit einem CAN-System kann normalerweise, jedoch nicht immer, mehrere elektronische Steuereinheiten („Electronic Control Units“, ECUs) umfassen, die auch als Knoten bezeichnet werden können. Diese ECUs können Motorsteuermodule („Engine Control Modules“, ECMs) und Getriebesteuermodule („Transmission Control Modules“, TCMs) sowie andere Steuereinheiten - wie etwa, um nur einige zu nennen, Steuermodule für Airbags, Antiblockierschutz/ABS, Fahrgeschwindigkeitsregelung, elektrische Servolenkung, Audiosysteme, elektrische Fensterheber, Türen, Spiegeleinstellung, batteriegestützte und/oder hybride/elektrische Aufladesysteme - umfassen. Ein CAN umfasst einen seriellen Multi-Master-Bus-Standard zum Verbinden von ECUs. Die Komplexität der ECU oder des Knotens kann von einer einfachen Eingabe/Ausgabe(E/A)-Vorrichtung bis zu einem eingebetteten Computer mit einer CAN-Schnittstelle und Software reichen. Die ECU oder der Knoten kann auch als ein Gateway fungieren, das es einem Universalcomputer ermöglicht, über eine Schnittstelle, wie über einen USB- und/oder einen Ethernet-Anschluss, mit den Vorrichtungen in dem CAN-Netzwerk zu kommunizieren. Jede ECU umfasst üblicherweise, jedoch nicht immer, eine Zentraleinheit, einen CAN-Kontroller und einen Transceiver. Die CAN-Systeme können beispielsweise Low-Speed-CAN (128 Kbps) nach der Norm ISO 11898-3, High-Speed-CAN (512 Kbps) nach der Norm ISO 11898-2, CAN FD nach der Norm ISO 11898-1 und Single-Wire-CAN nach der Norm SAE J2411 umfassen.
  • „Koppeln“ oder „gekoppelt“ bezeichnet grundsätzlich eine indirekte und/oder direkte Verbindung zwischen den genannten Elementen, Komponenten und/oder Objekten. Oftmals bezieht sich die Art der Kopplung speziell auf die Art und Weise, wie die beiden gekoppelten Elemente zusammenwirken.
  • „Klauenkupplung“ bezeichnet grundsätzlich eine formschlüssige Kupplung des Typs, bei dem mindestens zwei rotierende Wellen oder andere rotierende mechanische Komponenten durch eine Interferenzverbindung gekoppelt und entkoppelt werden. Die beiden Teile der Kupplung sind so konstruiert, dass der eine gegen den anderen drückt, sodass sich beide mit der gleichen Drehzahl ohne (oder mit nur sehr geringem) Schlupf drehen. Üblicherweise, jedoch nicht immer, umfasst ein Teil der Klauenkupplung eine Reihe von Zähnen oder anderen Vorsprüngen, die dazu ausgelegt sind, mit einem anderen Teil der Klauenkupplung, der entsprechende Aussparungen zum Aufnehmen der Zähne oder Vorsprünge umfasst, in Eingriff zu kommen. Im Gegensatz zu Reibungskupplungen, die Schlupf zulassen, werden Klauenkupplungen dort eingesetzt, wo Schlupf unerwünscht ist und/oder die Kupplung nicht zum Steuern des Drehmoments eingesetzt wird. Ohne Schlupf sind Klauenkupplungen nicht in gleicher Weise wie Reibungskupplungen von Verschleiß betroffen.
  • „Elektromotor“ bezeichnet grundsätzlich eine elektrische Maschine, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. Normalerweise, jedoch nicht immer, arbeiten Elektromotoren durch die Wechselwirkung zwischen einem oder mehreren Magnetfeldern in dem Motor und Wicklungsströmen, um eine Kraft in Form einer Drehbewegung zu erzeugen. Elektromotoren können aus Gleichstromquellen (DC-Quellen), z.B. aus Batterien, Kraftfahrzeugen und/oder Gleichrichtern, oder aus Wechselstromquellen (AC-Quellen), z.B. einem Stromnetz, Wechselrichtern und/oder elektrischen Generatoren, mit Strom versorgt werden. Ein elektrischer Generator kann (muss jedoch nicht immer) mechanisch mit einem Elektromotor identisch sein, aber in umgekehrter Richtung arbeiten, indem er mechanische Energie aufnimmt und die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.
  • „Energiespeichersystem“ („Energy Storage System“, ESS) oder „Energiespeichereinheit“ bezeichnet grundsätzlich eine Vorrichtung, die zu einem Zeitpunkt erzeugte Energie für eine Verwendung zu einem späteren Zeitpunkt aufnimmt. Die Energie kann dem ESS in einer oder mehreren Formen zugeführt werden, einschließlich beispielsweise als Strahlung, chemische Energie, Gravitationspotential, elektrisches Potenzial, Elektrizität, erhöhte Temperatur, Latentwärme und kinetische Energieformen. Das ESS wandelt die Energie aus Formen, die schwer zu speichern sind, in praktischer und/oder ökonomischer speicherbare Formen um. Als nicht einschränkende Beispiele können Techniken zum Speichern der Energie in dem ESS Folgendes umfassen: mechanische Speichertechniken, wie beispielsweise Druckluftspeicherung, Schwungräder, Vorrichtungen zur Schwerkraftspeicherung, Federn und Hydraulikspeicher; elektrische und/oder elektromagnetische Speichertechniken, wie beispielsweise Kondensatoren, Superkondensatoren und supraleitende magnetische Energiespeicherspulen; biologische Techniken, wie beispielsweise die Nutzung von Glykogen, Biokraftstoff und Stärkespeichermedien; elektrochemischen Speichertechniken, wie beispielsweise unter Verwendung von Flussbatterien, wiederaufladbaren Batterien und Ultrabatterien; thermische Speichertechniken, beispielsweise unter Verwendung von eutektischen Systemen, Salzschmelze-Speicherung, Phasenwechselmaterialien und Dampfspeichern; und/oder chemische Speichertechniken, beispielsweise unter Verwendung von hydratisierten Salzen, Wasserstoff und Wasserstoffperoxid. Gängige Beispiele für ESS umfassen Lithium-Ionen-Batterien und Superkondensatoren.
  • „Befestigungselement“ bezeichnet grundsätzlich eine Hardwarevorrichtung, die zwei oder mehr Objekte mechanisch miteinander verbindet oder auf andere Weise befestigt. Als nicht einschränkende Beispiele kann das Befestigungselement Bolzen, Dübel, Nägel, Muttern, Zapfen, Stifte, Nieten, Schrauben und Druckknöpfe umfassen, um nur einige zu nennen.
  • „Getriebezug“ bezeichnet grundsätzlich ein System von Zahnrädern, die Leistung von einer mechanischen Komponente auf eine andere übertragen. Beispielsweise kann ein Getriebezug eine Kombination aus zwei oder mehr Zahnrädern umfassen, die auf rotierenden Wellen montiert sind, um Drehmoment und/oder Leistung zu übertragen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Getriebezug beispielsweise einen Planetenradsatz umfassen.
  • „Hochdrehzahlmotor“ bezeichnet grundsätzlich einen Motor, der ohne die Verwendung von Getriebezügen oder anderer ähnlicher Einrichtungen zur Drehzahländerung eine Nennbetriebsdrehzahl von mindestens 5000 U/min (Umdrehungen pro Minute) aufweist.
  • „Austauschbar“ bezeichnet grundsätzlich zwei oder mehr Sachen, von denen jede an die Stelle der jeweils anderen gesetzt und/oder anstatt der jeweils anderen verwendet werden kann. Mit anderen Worten kann eine Sache eine andere ersetzen und/oder den Platz mit ihr tauschen. Beispielsweise werden austauschbare Teile üblicherweise, jedoch nicht immer, so hergestellt, dass sie im Rahmen der normalen Fertigungstoleranzen nahezu die gleiche Baugröße und -form sowie nahezu dieselben Betriebseigenschaften aufweisen, sodass ein Teil durch ein anderes austauschbares Teil ersetzt werden kann. In einigen Fällen können die austauschbaren Teile von einem bestimmten Unternehmen unter der gleichen Teile- oder Bestandseinheits-Kennung („Stock Keeping Unit“, SKU) hergestellt und/oder vertrieben werden, und in anderen Fällen können verschiedene Unternehmen die gleichen austauschbaren Teile herstellen und/oder vertreiben.
  • „Unterbrechbare Verbindung“ bezeichnet grundsätzlich eine mechanische Verbindung zwischen zwei mechanischen Komponenten, die in der Lage ist, während des normalen Betriebs die Kontinuität zu unterbrechen, sodass die Komponenten, wenn dies gewünscht wird, mechanisch getrennt und wieder verbunden werden können. Im getrennten Zustand können die Komponenten einander keine mechanische Leistung bereitstellen. Die unterbrechbare Verbindung kann mehrere Komponenten, wie beispielsweise mehrere Wellen und Zahnräder, die miteinander in Eingriff stehen, umfassen. Die unterbrechbare Verbindung umfasst mindestens einen Mechanismus, wie etwa eine Kupplung, der dazu ausgelegt ist, die mechanische Verbindung zwischen den Komponenten während des normalen Betriebs zu trennen und wieder zu verbinden.
  • „Wechselrichter“ oder „Leistungswechselrichter“ bezeichnet grundsätzlich eine elektronische Vorrichtung und/oder Schaltung, die zumindest Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandelt. Bestimmte Typen von Wechselrichtern können ferner einen Gleichrichter umfassen, der Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt, sodass die Wechselrichterfunktion und die Gleichrichterfunktion zur Bildung einer einzigen Einheit, die manchmal als Wechselrichter bezeichnet wird, miteinander kombiniert werden. Der Wechselrichter kann vollständig elektronisch sein oder er kann eine Kombination aus mechanischen Vorrichtungen, wie einer Drehvorrichtung, und einer elektronischen Schaltung sein. Der Wechselrichter kann ferner statische Wechselrichter umfassen, die keine beweglichen Teile verwenden, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.
  • „Lateral“ bezeichnet grundsätzlich „auf einer Seite befindlich“, „zu einer Seite weisend“ oder „von einer Seite kommend“. „Longitudinal“ bezieht sich grundsätzlich auf die Länge oder die Abmessung eines Objekts in Längsrichtung anstatt in Querrichtung.
  • „Niederdrehzahlmotor“ bezeichnet grundsätzlich einen Motor, der ohne die Verwendung von Getriebezügen oder anderer ähnlicher Einrichtungen zur Drehzahländerung eine Nennbetriebsdrehzahl von weniger als 5000 U/min (Umdrehungen pro Minute) aufweist.
  • „Motor“ bezeichnet grundsätzlich eine Maschine, die Antriebsleistung für eine Vorrichtung mit beweglichen Teilen liefert. Der Motor kann mit einem Rotor versehene Motoren und Linearmotoren umfassen. Der Motor kann auf beliebig viele Arten angetrieben werden, wie z.B. über Elektrizität, interne Verbrennung, Pneumatik und/oder hydraulische Leistungsquellen. Als nicht einschränkende Beispiele kann der Motor einen Servomotor, einen Pneumatikmotor, einen Hydraulikmotor, eine Dampfmaschine, einen Pneumatikkolben, einen Hydraulikkolben und/oder einen Verbrennungsmotor umfassen.
  • „Original Equipment Manufacturer“ oder „OEM“ bezeichnet grundsätzlich eine Organisation, die aus von anderen Organisationen eingekauften Komponententeilen fertige Vorrichtungen herstellt, die im Endverbrauchermarkt oder im gewerblichen Markt üblicherweise unter deren Eigenmarke verkauft werden.
  • „Planetengetriebe“ oder „Planetenradsatz“ bezeichnen grundsätzlich ein System von mindestens zwei Zahnrädern, die so montiert sind, dass die Mitte von mindestens einem Zahnrad um die Mitte des anderen umläuft. Mit anderen Worten umfasst das Planetengetriebe ein System von Umlaufzahnrädern, in dem mindestens eine Zahnradachse um die Achse eines anderen Zahnrads umläuft. In einem Beispiel verbindet ein Träger die Mittelpunkte der beiden Zahnräder und dreht sich, um ein Zahnrad, das als Planetenzahnrad bezeichnet wird, um das andere, das üblicherweise als Sonnenzahnrad bezeichnet wird, zu tragen. Üblicherweise, jedoch nicht immer, kämmen die Planeten- und Sonnenzahnräder, sodass ihre Teilkreise ohne Schlupf abrollen. Ein Punkt auf dem Teilkreis des Planetenzahnrads zeichnet normalerweise eine epizykloidische Kurve. In einem vereinfachten Fall ist das Sonnenrad feststehend und das eine oder die mehreren Planetenzahnräder rollen um das Sonnenrad. In anderen Beispielen kann ein Umlaufgetriebezug so zusammengesetzt werden, dass das Planetenzahnrad auf der Innenseite des Teilkreises eines festen, äußeren Zahnkranzes oder eines Hohlrades, das manchmal als Ringrad bezeichnet wird, abrollt. In diesem Fall ist die Kurve, die von einem Punkt auf dem Teilkreis des Planetenzahnrads gezeichnet wird, eine Hypozykloide. Ein Planetengetriebe wird üblicherweise verwendet, um große Drehmomentbelastungen in kompakter Form zu übertragen.
  • „Formschlüssige Kupplung“ bezeichnet grundsätzlich einen Kupplungstyp, der dazu ausgelegt ist, Drehmoment ohne Schlupf zu übertragen, z.B. durch eine mechanische Interferenzverbindung. Einige Beispiele für formschlüssige Kupplungen sind Klemmbackenkupplungen (z.B. quadratische oder spiralförmige Klemmbackenkupplungen) und Klauenkupplungen.
  • „Antriebsstrang“ bezeichnet grundsätzlich Vorrichtungen und/oder Systeme, die verwendet werden, um gespeicherte Energie zu Antriebszwecken in kinetische Energie umzuwandeln. Der Antriebsstrang kann mehrere Leistungsquellen umfassen und in nicht radbasierten Fahrzeugen eingesetzt werden. Als nicht einschränkende Beispiele können die gespeicherten Energiequellen chemische, solare, nukleare, elektrische, elektrochemische, kinetische und/oder andere potentielle Energiequellen umfassen. Beispielsweise umfasst der Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug die Vorrichtungen, die Leistung erzeugen und die Leistung an die Straßenoberfläche, Wasser und/oder Luft abgeben. Diese in dem Antriebsstrang vorhandenen Vorrichtungen umfassen Kraftmaschinen, Motoren, Getriebe, Antriebswellen, Differentiale und/oder Endantriebskomponenten (z.B. Antriebsräder, Raupenketten, Propeller, Triebwerke etc.).
  • „Nenndauerleistung“ oder „Dauernennleistung“ bezeichnet grundsätzlich die Menge an pro Zeiteinheit bereitgestellter Energie oder Arbeit (d.h. Leistung), die ein Elektromotor bei einer Nenndrehzahl, einem Nenndrehmoment und einer Nennspannung des Elektromotors ohne Unterbrechung erzeugt. Mit anderen Worten ist die Nenndauerleistung üblicherweise die Leistung, die der Elektromotor dauerhaft bei der Nenndrehzahl und dem Nenndrehmoment erzeugen kann, ohne dass der Elektromotor Schaden nimmt.
  • „Nennbetriebsdrehzahl“ oder „Nenndrehzahl“ bezeichnet grundsätzlich eine Geschwindigkeit (d.h. Drehzahl), mit der ein Elektromotor rotiert, wenn er bei einer für den Elektromotor zugeführten Nennspannung eine Nenndauerleistung erzeugt. Üblicherweise, jedoch nicht immer, wird die Nennbetriebsdrehzahl in Umdrehungen pro Minute (U/min) gemessen. Verallgemeinert ausgedrückt bezeichnet die Nennbetriebsdrehzahl die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen pro Minute, mit der der Motor unter Berücksichtigung der mechanischen Stabilität und des Wirkungsgrads des Elektromotors arbeitet. Die Nennspannung und die Nennleistung („rated horsepower“) bezeichnen die maximale Spannung beziehungsweise die maximale Leistung (hp), mit der der Motor effizient arbeiten kann, ohne Schaden zu nehmen. Der Wert für die Nennbetriebsdrehzahl liegt aufgrund einer Drehzahlabnahme durch das Hinzufügen einer Last (d.h. Schlupf oder Drehzahlverlust) geringfügig unter der Synchrondrehzahl des Elektromotors. Beispielsweise weisen die meisten Wechselstrom(AC)-Induktionsmotoren mit Synchrondrehzahlen von 1800 U/min in Abhängigkeit von dem Maß an Schlupf normalerweise Nenndrehzahlen im Bereich zwischen etwa 1720 und etwa 1770 U/min auf. Einige neuere hocheffiziente oder energieeffiziente Elektromotoren weisen in der Regel Nenndrehzahlen auf, die am oberen Ende des Bereichs liegen.
  • „Nenndauerdrehmoment“ oder „Dauemenndrehmoment“ bezeichnet grundsätzlich die Größe der Drehkraft, oder des Drehmoments, die bzw. das ein Elektromotor bei einer Nenndrehzahl und einer Nennspannung des Elektromotors ohne Unterbrechung erzeugt. Mit anderen Worten ist das Nenndauerdrehmoment üblicherweise ein Drehmoment, das der Elektromotor bei der Nenndrehzahl dauerhaft abgeben kann, ohne dass der Elektromotor Schaden nimmt. In der Regel wird dieser Wert nahe der maximalen Drehzahl des Motors erzeugt
  • „Gleichrichter“ bezeichnet grundsätzlich eine elektronische Vorrichtung und/oder Schaltung, die zumindest Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umwandelt. Einige Typen von Gleichrichtern umfassen einphasige und dreiphasige Gleichrichter sowie solche, die eine Halbwellen- und/oder Vollwellengleichrichtung durchführen.
  • „Drehmelder“ bezeichnet grundsätzlich einen Typ von Drehsensor zum Messen des Drehgrads, der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung einer Drehvorrichtung. In einem Beispiel umfasst der Drehmelder einen elektrischen Drehübertrager, der zur Messung von Drehgraden, etwa in einem Elektromotor, einem elektrischen Generator und/oder einem Getriebe eingesetzt wird. Der Drehmelder kann analoge oder digitale elektrische Vorrichtungen umfassen. Der Drehmelder kann als zweipoliger Drehmelder oder mehrpoliger Drehmelder ausgebildet sein. Andere Arten von Drehmeldern umfassen Drehmelderempfänger und Differentialdrehmelder.
  • „Rotor“ bezeichnet grundsätzlich eine Komponente oder einen Abschnitt in einer Maschine, die bzw. der sich in einer stationären Komponente oder um eine stationäre Komponente dreht, die üblicherweise als Stator bezeichnet wird. Der Rotor ist die sich bewegende oder drehende Komponente eines rotatorischen Systems, wie es in elektrischen Generatoren, Elektromotoren, Sirenen, Schlammmotoren, Turbinen und/oder biologischen Rotoren zu finden ist. In einem besonderen, nicht einschränkenden Beispiel umfasst der Rotor den rotierenden Abschnitt eines elektrischen Generators und/oder Motors, insbesondere eines Induktionsmotors.
  • „Wählbare Einwegkupplung“ („Selectable One-Way Clutch“, SOWC) bezeichnet grundsätzlich einen Kupplungstyp, der so gesteuert werden kann, dass er in mindestens einer Drehrichtung sperrt. Einwegkupplungen sind üblicherweise (jedoch nicht immer) dazu ausgelegt, ein Drehmoment zu übertragen oder zu sperren, wenn sie in eine Richtung gedreht werden, oder eine Verriegelung zu übertragen, und eine Drehbewegung oder einen Freilauf zuzulassen, wenn sie in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden. Die SOWC ist eine Einwegkupplung von der Art, die verwendet werden kann, um zu steuern, wann und/oder in welcher Richtung die Drehung gesperrt oder freigegeben ist. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die SOWC so aktiviert werden, dass sie sperrt, um ein Drehmoment zu übertragen, wenn ein Drehmoment in einer Drehrichtung aufgebracht wird, und dass sie in der entgegengesetzten Drehrichtung eine Freilauf- oder Schlupfbewegung ermöglicht. In anderen Varianten kann die SOWC zeitweise so gesteuert werden, dass sie eine Freilaufbewegung in beiden Drehrichtungen ermöglicht, oder sie kann gesperrt werden, um eine Drehmomentübertragung in beiden Drehrichtungen zuzulassen. Alternativ oder zusätzlich kann die SOWC so gesteuert werden, dass sie die gesperrte Drehrichtung und die Freilaufdrehrichtung umschaltet oder ändert. Beispielsweise kann die SOWC unter einem Betriebszustand gesperrt werden, wenn sie im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, und kann sich im Uhrzeigersinn im Freilauf drehen; und unter anderen Betriebszuständen kann die SOWC so geschaltet werden, dass die SOWC im Uhrzeigersinn gesperrt wird und sich im Gegenuhrzeigersinn im Freilauf dreht. Einige nicht einschränkende Beispiele für SOWC-Konstruktionen umfassen Rollenkonstruktionen, Klemmkörperkonstruktionen, Spiralkonstruktionen und Konstruktionen des Typs „mechanische Diode“. Die SOWC kann auf verschiedene Art und Weise gesteuert oder betätigt werden, etwa durch mechanische und/oder elektrische Betätigung. Beispielsweise kann die SOWC mit Aktuatoren des hydraulischen, pneumatischen und/oder elektrischen Typs betätigt werden, um nur einige zu nennen.
  • „Sensor“ bezeichnet grundsätzlich ein Objekt, dessen Zweck darin besteht, Ereignisse und/oder Veränderungen in der Umgebung des Sensors zu erfassen und dann eine entsprechende Ausgabe bereitzustellen. Sensoren umfassen Wandler, die verschiedene Arten von Ausgaben, wie etwa elektrische und/oder optische Signale, bereitstellen. Als nicht einschränkende Beispiele können die Sensoren Drucksensoren, Ultraschallsensoren, Feuchtigkeitssensoren, Gassensoren, Bewegungssensoren, Beschleunigungssensoren, Wegsensoren, Kraftsensoren, optische Sensoren und/oder elektromagnetische Sensoren umfassen. In einigen Beispielen umfassen die Sensoren Strichcodeleser, RFID-Leser und/oder Sichtsysteme.
  • „Stator“ bezeichnet grundsätzlich eine stationäre Komponente oder einen stationären Abschnitt in einer Maschine, in der/in dem oder um die/um den eine rotierende Komponente umläuft, die gemeinhin als Rotor bezeichnet wird. Der Stator ist die stationäre Komponente eines rotatorischen Systems, wie es in elektrischen Generatoren, Elektromotoren, Sirenen, Schlammmotoren, Turbinen und/oder biologischen Rotoren zu finden ist. In einem besonderen, nicht einschränkenden Beispiel umfasst der Stator den stationären Abschnitt eines elektrischen Generators und/oder Motors, insbesondere eines Induktionsmotors.
  • „Bestandseinheit“ („Stock Keeping Unit“, SKU) bezeichnet grundsätzlich einen unterscheidbaren Artikeltyp für den Verkauf, die Herstellung und/oder den Bestand, wie etwa ein bestimmtes Produkt und/oder eine bestimmte Dienstleistung, sowie alle dem Artikeltyp zugeordneten Attribute, die den Artikel von anderen Artikeltypen unterscheiden. Diese Attribute eines Produkts können beispielsweise den Hersteller, die Beschreibung, das Material, die Größe, die Farbe, die Verpackung und/oder die Garantiebedingungen umfassen. Unternehmen verfolgen in der Regel für jede SKU die Menge, die im Lagerbestand des Unternehmens vorhanden ist. Die SKU kann auch eine eindeutige Kennung und/oder einen anderen Code, der sich auf den speziellen Artikeltyp bezieht, bezeichnen. Diese Codes sind üblicherweise nicht geregelt und/oder standardisiert.
  • „Im Wesentlichen“ bezeichnet grundsätzlich den Grad, um den eine quantitative Darstellung von einer angegebenen Referenz abweichen kann, ohne dass dies zu einer wesentlichen Änderung der Grundfunktion des betreffenden Gegenstands führt. Der Begriff „im Wesentlichen“ wird hier verwendet, um den inhärenten Grad an Ungewissheit darzustellen, der einem beliebigen quantitativen Vergleich, einem beliebigen Wert, einer beliebigen Messung und/oder einer beliebigen anderen Darstellung zugeschrieben werden kann.
  • „Symmetrisch“ bezeichnet grundsätzlich eine Eigenschaft von etwas, das zwei Seiten oder Hälften aufweist, die beispielsweise in Form, Größe und/oder Stil, im Verhältnis zueinander gleich sind. Mit anderen Worten beschreibt „symmetrisch“ etwas, das Spiegelbildlichkeit aufweist.
  • „Synchronisationseinrichtung“ oder „Synchronisationsmechanismus“ („Synchromesh“) bezeichnet grundsätzlich eine Vorrichtung, die eine Konuskupplung und einen Synchronring umfasst und durch Reibung die Drehzahlen eines Gangrads und eines Gangwählers auf dieselbe Drehzahl bringt. In einem Beispiel rückt zuerst die Konuskupplung ein, bevor die Verzahnungen des Gangrads und des Gangwählers miteinander in Eingriff kommen können, was wiederum durch Reibung den Gangwähler und das Gangrad auf dieselbe Drehzahl bringt. Bis zur Synchronisation wird durch den Synchronring verhindert, dass die Verzahnungen des Gangrads und des Gangwählers in Kontakt kommen. Bei der Synchronisation wird die Reibung am Synchronring entlastet und der Synchronring verdreht sich leicht. Durch diese Verdrehbewegung werden Nuten oder Einkerbungen zueinander ausgerichtet, die ein weiteres Passieren des Gangwählers ermöglichen, der die Verzahnungen zusammenbringt.
  • „Übersetzungsgetriebe“ bezeichnet grundsätzlich ein Leistungssystem, das eine gesteuerte Anwendung mechanischer Leistung bereitstellt. Das Übersetzungsgetriebe nutzt Zahnräder und/oder Getriebezüge, um Drehzahl-, Richtungs- und/oder Drehmomentumwandlungen von einer rotierenden Leistungsquelle an eine andere Vorrichtung bereitzustellen.
  • „Quer“ bezeichnet grundsätzlich Dinge, Achsen, Geraden, Ebenen oder geometrische Formen, die sich nicht parallel und/oder kreuzweise zueinander erstrecken. Beispielsweise können in einer Queranordnung Linien im rechten Winkel oder senkrecht zueinander verlaufen, die Linien können jedoch auch unter anderen, nicht geraden Winkeln, wie etwa spitzen, stumpfen oder überstumpfen Winkeln zueinander verlaufen. Quer verlaufende Linien können beispielsweise auch Winkel von mehr als Null (0) Grad bilden, sodass die Linien nicht parallel sind. Wenn sie in Querrichtung verlaufen, müssen sich die Linien oder anderen Dinge nicht unbedingt überschneiden, können sich aber überschneiden.
  • „Ununterbrochene Verbindung“ bezeichnet grundsätzlich eine mechanische Verbindung zwischen zwei mechanischen Komponenten ohne jegliche Unterbrechung der Kontinuität, sodass mechanische Kraft auf kontinuierlicher Basis übertragen werden kann, wenn dies gewünscht wird. Die ununterbrochene Verbindung erfordert keine einheitliche Verbindung, sodass die ununterbrochene Verbindung mehrere Komponenten, wie beispielsweise mehrere Wellen und Zahnräder, die miteinander in Eingriff stehen, umfassen kann. Der ununterbrochenen Verbindung fehlen Mechanismen oder andere Strukturen, wie etwa Kupplungen, die dazu ausgelegt sind, die mechanische Verbindung zwischen den Komponenten während des normalen Betriebs zu trennen und wieder zu verbinden. Es sollte klar sein, dass es bei der ununterbrochenen Verbindung gelegentlich zu unbeabsichtigten Brüchen kommen kann, welche die Komponenten voneinander trennen; der Aufbau der ununterbrochenen Verbindung ist jedoch nicht so konzipiert, dass er solche Brüche und daraus resultierende Trennungen erleichtert.
  • „Fahrzeug“ bezeichnet grundsätzlich eine Maschine, die Personen und/oder Fracht transportiert. Übliche Fahrzeugtypen können Landfahrzeuge, Amphibienfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, Luftfahrzeuge und Raumfahrzeuge umfassen. Als nicht einschränkende Beispiele können Landfahrzeuge Wagen, Karren, Motorroller, Fahrräder, Motorräder, Automobile, Busse, Lastwagen, Sattelauflieger, Züge, Trolleys und Straßenbahnen umfassen. Amphibienfahrzeuge können beispielsweise Luftkissenfahrzeuge und Entenflugzeuge umfassen, und Wasserfahrzeuge können Schiffe, Boote und U-Boote umfassen, um nur einige Beispiele zu nennen. Gängige Arten von Luftfahrzeugen umfassen Flugzeuge, Hubschrauber, Tragschrauber und Ballons, und Raumfahrzeuge können beispielsweise Raketen und raketengetriebene Flugzeuge umfassen. Das Fahrzeug kann über zahlreiche Arten von Leistungsquellen verfügen. So kann das Fahrzeug beispielsweise durch menschliche Antriebsleistung angetrieben, elektrisch angetrieben, durch chemische Verbrennung angetrieben, nuklear angetrieben und/oder solar angetrieben werden. Die Richtung, die Geschwindigkeit und der Betrieb des Fahrzeugs können von Menschen gesteuert werden, autonom gesteuert werden und/oder teilautonom gesteuert werden. Beispiele für autonom oder teilautonom gesteuerte Fahrzeuge umfassen Fahrerlose Transportfahrzeuge („Automated Guided Vehicles“, AGVs) und Drohnen.
  • Der Begriff „oder“ ist einschließend und bedeutet „und/oder“.
  • Es ist anzumerken, dass die in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen verwendeten Singularformen „ein“, „eine“, „eines“ und „der“, „die“ und „das“ und dergleichen auch die Pluralformen umfassen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes erwähnt wird. Wenn beispielsweise die Beschreibung und/oder die Ansprüche sich auf „eine Vorrichtung“ oder „die Vorrichtung“ beziehen, enthalten sie eine oder mehrere solcher Vorrichtungen.
  • Es ist anzumerken, dass Richtungsbegriffe wie „aufwärts“, „abwärts“, „oben“, „unten“, „seitlich“, „längsgerichtet“, „radial“, „in Umfangsrichtung“, „horizontal“, „vertikal“ etc. hier nur der Einfachheit halber verwendet werden, um dem Leser das Verständnis der dargestellten Ausführungsformen zu erleichtern, und es ist nicht beabsichtigt, dass die Verwendung dieser Richtungsbegriffe die beschriebenen, dargestellten und/oder beanspruchten Merkmale in irgendeiner Weise auf eine bestimmte Richtung und/oder Ausrichtung beschränkt.
  • Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung detailliert dargestellt und beschrieben wurde, ist diese als veranschaulichend und als nicht einschränkend zu betrachten, wobei es sich versteht, dass nur die bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde und dass alle Änderungen, Äquivalente und Abwandlungen, die unter den Grundgedanken der Erfindungen fallen, der durch die folgenden Ansprüche definiert ist, geschützt werden sollen. Alle Veröffentlichungen, Patente und Patentanmeldungen, die in dieser Beschreibung zitiert werden, werden an dieser Stelle durch Bezugnahme aufgenommen, als ob jede einzelne Veröffentlichung, jedes einzelne Patent oder jede einzelne Patentanmeldung ausdrücklich und individuell als durch Bezugnahme aufgenommen und in ihrer Gesamtheit hier aufgeführt wäre.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Fahrzeug
    105
    Antriebsstrangsystem
    110
    Kontroller
    115
    ESS
    120
    CAN
    125
    Antriebswelle
    130
    Antriebssystem
    135
    Räder
    140
    Stromkabel
    200
    elektrischer Antriebsstrang
    205
    Getriebe
    210
    erster Elektromotor
    215
    zweiter Elektromotor
    220
    erster Getriebezug
    225
    zweiter Getriebezug
    230
    erstes Planetengetriebe
    235
    zweites Planetengetriebe
    240
    erste Ausgangswelle
    245
    zweite Ausgangswelle
    250
    Sonnenzahnrad
    255
    Planetenzahnräder
    260
    Hohlrad
    265
    Gehäuse
    270
    erster Träger
    275
    zweiter Träger
    280
    Kupplung
    285
    Kupplungseingriffselement
    290
    erstes Bereichselement
    295
    zweites Bereichselement
    300
    Elektromotorgetriebe
    615
    zweiter Elektromotor
    617
    zweiter Wechselrichter
    305
    Längsachse
    310
    Rotor
    315
    Stator
    320
    formschlüssige Kupplung
    325
    Klauenkupplung
    330
    Kupplungsaktuator
    400
    elektrischer Antriebsstrang
    405
    Getriebe
    410
    erster Elektromotor
    412
    erster Wechselrichter
    415
    zweiter Elektromotor
    417
    zweiter Wechselrichter
    420
    erster Getriebezug
    425
    zweiter Getriebezug
    430
    erstes Planetengetriebe
    435
    zweites Planetengetriebe
    440
    erste Ausgangswelle
    445
    zweite Ausgangswelle
    450
    erster Träger
    455
    zweiter Träger
    460
    Kupplung
    461
    Klauenkupplung
    462
    Kupplungsaktuator
    465
    Kupplungseingriffselement
    470
    erstes Bereichselement
    475
    zweites Bereichselement
    600
    elektrischer Antriebsstrang
    605
    Getriebe
    610
    erster Elektromotor
    612
    erster Wechselrichter
    850
    erste Ausgangswelle
    900
    elektrischer Antriebsstrang
    700
    elektrischer Antriebsstrang
    705
    Getriebe
    710
    erster Elektromotor
    712
    erster Wechselrichter
    715
    zweiter Elektromotor
    717
    zweiter Wechselrichter
    720
    erster Getriebezug
    725
    erstes Planetengetriebe
    730
    Sonnenzahnrad
    735
    Planetenzahnräder
    740
    Hohlrad
    745
    erster Träger
    750
    erste Ausgangswelle
    755
    SOWC
    760
    Kupplungseingriffselement
    765
    Kupplungsaktuator
    800
    elektrischer Antriebsstrang
    805
    Getriebe
    810
    erster Elektromotor
    812
    erster Wechselrichter
    815
    zweiter Elektromotor
    817
    zweiter Wechselrichter
    820
    Untersetzungsgetriebezug
    825
    erstes Planetengetriebe
    830
    Sonnenzahnrad
    835
    Planetenzahnräder
    840
    Hohlrad
    845
    Träger
    902
    Getriebe
    905
    erster Elektromotor
    906
    erster Wechselrichter
    907
    zweiter Elektromotor
    908
    zweiter Wechselrichter
    909
    erster Getriebezug
    910
    zweiter Getriebezug
    915
    zweites Planetengetriebe
    920
    zweiter Träger
    925
    erste Ausgangswelle
    930
    zweite Ausgangswelle
    935
    dritte Ausgangswelle
    940
    erste Kupplung
    945
    Klauenkupplung
    950
    Kupplungskranz
    955
    Kupplungsaktuator
    960
    Kupplungseingriffselement
    965
    Bereichselement
    970
    zweite Kupplung
    975
    SOWC
    980
    Kupplungseingriffselement
    985
    Kupplungsaktuator

Claims (47)

  1. Antriebsstrangsystem, umfassend: einen Ausgang; einen ersten Elektromotor mit einer ununterbrochenen Verbindung mit dem Ausgang; einen zweiten Elektromotor mit einer unterbrechbaren Verbindung mit dem Ausgang; und wobei der erste und der zweite Elektromotor von dem gleichen austauschbaren Typ sind.
  2. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Elektromotor Hochdrehzahlmotoren mit einer Nennbetriebsdrehzahl von mindestens 5.000 U/min sind.
  3. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Elektromotor Niederdrehzahlmotoren mit einer Nennbetriebsdrehzahl von weniger als 5.000 U/min sind.
  4. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 1, wobei die unterbrechbare Verbindung eine Kupplung umfasst, die dazu ausgelegt ist, den zweiten Elektromotor mit dem Ausgang zu koppeln.
  5. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 4, wobei die unterbrechbare Verbindung ein Planetengetriebe umfasst, das dazu ausgelegt ist, zumindest eine Ausgangsdrehzahl des zweiten Elektromotors zu verändern.
  6. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 5, wobei die Kupplung eine formschlüssige Kupplung umfasst.
  7. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 5, wobei die Kupplung einen Aktuator und eine wählbare Einwegkupplung („Selectable One-Way Clutch“, SOWC) aufweist.
  8. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 1, wobei die ununterbrochene Verbindung ein Planetengetriebe umfasst, das dazu ausgelegt ist, zumindest eine Ausgangsdrehzahl des ersten Elektromotors zu verändern.
  9. Antriebsstrangsystem, umfassend: einen Ausgang; einen ersten Elektromotor mit einer ununterbrochenen Verbindung mit dem Ausgang; einen zweiten Elektromotor mit einer unterbrechbaren Verbindung mit dem Ausgang; wobei der erste und der zweite Elektromotor unterschiedlichen Typs sind; und wobei der erste Elektromotor ein Niederdrehzahlmotor und der zweite Elektromotor ein Hochdrehzahlmotor ist.
  10. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 9, wobei der erste Elektromotor relativ zu dem zweiten Elektromotor stromaufseitig angeordnet ist.
  11. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 9, wobei der zweite Elektromotor relativ zu dem ersten Elektromotor stromaufseitig angeordnet ist.
  12. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 9, wobei der zweite Elektromotor ein Nenndauerdrehmoment aufweist, das größer ist als das des ersten Elektromotors.
  13. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 9, wobei der erste Elektromotor eine Nenndauerleistung aufweist, die größer ist als die des zweiten Elektromotors.
  14. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 9, wobei die unterbrechbare Verbindung eine Kupplung umfasst, die dazu ausgelegt ist, den zweiten Elektromotor mit dem Ausgang zu koppeln.
  15. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 14, wobei die unterbrechbare Verbindung ein Planetengetriebe umfasst, das dazu ausgelegt ist, zumindest eine Ausgangsdrehzahl des zweiten Elektromotors zu verändern.
  16. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 15, wobei die Kupplung eine formschlüssige Kupplung umfasst.
  17. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 15, wobei die Kupplung einen Aktuator und eine wählbare Einwegkupplung („Selectable One-Way Clutch“, SOWC) aufweist.
  18. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 9, wobei die ununterbrochene Verbindung ein Planetengetriebe umfasst, das dazu ausgelegt ist, zumindest eine Ausgangsdrehzahl des ersten Elektromotors zu verändern.
  19. Antriebsstrangsystem, umfassend: einen Ausgang; einen ersten Elektromotor mit einer ununterbrochenen Verbindung mit dem Ausgang; einen zweiten Elektromotor mit einer unterbrechbaren Verbindung mit dem Ausgang; und wobei der zweite Elektromotor ein Nenndauerdrehmoment aufweist, das größer ist als das des ersten Elektromotors.
  20. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 19, wobei der erste Elektromotor ein Hochdrehzahlmotor und der zweite Elektromotor ein Niederdrehzahlmotor ist.
  21. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 19, wobei der zweite Elektromotor eine Nenndauerleistung aufweist, die größer ist als die des ersten Elektromotors.
  22. Antriebsstrangsystem, umfassend: einen Ausgang; einen ersten Elektromotor mit einer ununterbrochenen Verbindung mit dem Ausgang; einen zweiten Elektromotor mit einer unterbrechbaren Verbindung mit dem Ausgang; wobei der erste und der zweite Elektromotor unterschiedlichen Typs sind; und wobei der erste Elektromotor relativ zu dem zweiten Elektromotor stromaufseitig angeordnet ist.
  23. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 22, wobei der erste Elektromotor ein Hochdrehzahlmotor und der zweite Elektromotor ein Niederdrehzahlmotor ist.
  24. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 22, wobei der erste Elektromotor ein Niederdrehzahlmotor und der zweite Elektromotor ein Hochdrehzahlmotor ist.
  25. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 22, wobei der erste Elektromotor ein Nenndauerdrehmoment aufweist, das größer ist als das des zweiten Elektromotors.
  26. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 22, wobei der zweite Elektromotor ein Nenndauerdrehmoment aufweist, das größer ist als das des ersten Elektromotors.
  27. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 22, wobei der erste Elektromotor eine Nenndauerleistung aufweist, die größer ist als die des zweiten Elektromotors.
  28. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 22, wobei der zweite Elektromotor eine Nenndauerleistung aufweist, die größer ist als die des ersten Elektromotors.
  29. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 22, wobei die unterbrechbare Verbindung eine Kupplung umfasst, die dazu ausgelegt ist, den zweiten Elektromotor mit dem Ausgang zu koppeln.
  30. Antriebsstrangsystem nach Anspruch 22, wobei die ununterbrochene Verbindung ein Planetengetriebe umfasst, das dazu ausgelegt ist, zumindest eine Ausgangsdrehzahl des ersten Elektromotors zu verändern.
  31. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Elektromotor von dem gleichen austauschbaren Typ sind.
  32. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Elektromotor Hochdrehzahlmotoren mit einer Nennbetriebsdrehzahl von mindestens 5.000 U/min sind.
  33. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Elektromotor Niederdrehzahlmotoren mit einer Nennbetriebsdrehzahl von weniger als 5.000 U/min sind.
  34. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Elektromotor unterschiedlichen Typs sind.
  35. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Elektromotor ein Hochdrehzahlmotor und der zweite Elektromotor ein Niederdrehzahlmotor ist.
  36. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Elektromotor ein Niederdrehzahlmotor und der zweite Elektromotor ein Hochdrehzahlmotor ist.
  37. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Elektromotor relativ zu dem zweiten Elektromotor stromaufseitig angeordnet ist.
  38. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Elektromotor relativ zu dem ersten Elektromotor stromaufseitig angeordnet ist.
  39. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Elektromotor ein Nenndauerdrehmoment aufweist, das kleiner ist als das des zweiten Elektromotors.
  40. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Elektromotor ein Nenndauerdrehmoment aufweist, das größer ist als das des ersten Elektromotors.
  41. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Elektromotor eine Nenndauerleistung aufweist, die größer ist als die des zweiten Elektromotors.
  42. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Elektromotor eine Nenndauerleistung aufweist, die größer ist als die des ersten Elektromotors.
  43. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die unterbrechbare Verbindung eine Kupplung umfasst, die dazu ausgelegt ist, den zweiten Elektromotor mit dem Ausgang zu koppeln.
  44. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die unterbrechbare Verbindung ein Planetengetriebe umfasst, das dazu ausgelegt ist, zumindest eine Ausgangsdrehzahl des zweiten Elektromotors zu verändern.
  45. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplung eine formschlüssige Kupplung umfasst.
  46. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplung einen Aktuator und eine wählbare Einwegkupplung („Selectable One-Way Clutch“, SOWC) aufweist.
  47. Antriebsstrangsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ununterbrochene Verbindung ein Planetengetriebe umfasst, das dazu ausgelegt ist, zumindest eine Ausgangsdrehzahl des ersten Elektromotors zu verändern.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019214986A1 (de) 2019-09-30 2021-04-01 Zf Friedrichshafen Ag Antriebsachse eines Elektrofahrzeuges und Lastschaltverfahren
US11173781B2 (en) * 2019-12-20 2021-11-16 Allison Transmission, Inc. Component alignment for a multiple motor mixed-speed continuous power transmission
US11331991B2 (en) 2019-12-20 2022-05-17 Allison Transmission, Inc. Motor configurations for multiple motor mixed-speed continuous power transmission
US20210210270A1 (en) * 2020-01-06 2021-07-08 Kiryl Nikolaevich CHYKEYUK Resonant rotating transformer
US11371589B2 (en) * 2020-04-30 2022-06-28 Allison Transmission, Inc. Clutch configurations for a multiple motor mixed-speed continuous power transmission
US11193562B1 (en) 2020-06-01 2021-12-07 Allison Transmission, Inc. Sandwiched gear train arrangement for multiple electric motor mixed-speed continuous power transmission
US11421759B2 (en) 2020-06-02 2022-08-23 Allison Transmission, Inc. Output gearing for a dual motor mixed-speed continuous power transmission
NO20211103A1 (en) * 2021-09-16 2023-03-17 Smartgroup As Drivenhet for artikkel med hjul
CN113696711B (zh) * 2021-09-28 2022-10-28 江吉彬 一种复合式功率分流型混合动力传动系统及其工作方法
DE102022203097A1 (de) * 2022-03-30 2023-10-05 Zf Friedrichshafen Ag Antriebseinheit für eine Antriebsachse eines Fahrzeugs
WO2024064693A1 (en) * 2022-09-19 2024-03-28 Means Industries, Inc Powertrain assembly
US11824410B1 (en) * 2023-01-11 2023-11-21 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Electrical machines for aircraft power and propulsion systems

Family Cites Families (98)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2932009A1 (de) 1979-08-07 1981-03-26 LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH, 77815 Bühl Reibungskupplung, insbesondere fuer kraftfahrzeuge
US4449416A (en) 1981-09-04 1984-05-22 J. I. Case Company Transmission control system
JP3379107B2 (ja) 1991-12-10 2003-02-17 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 電動モータ式車両駆動装置
US5598910A (en) 1993-11-01 1997-02-04 Kabushikikaisha Equos Research Clutch mechanism
JP3214368B2 (ja) * 1996-08-13 2001-10-02 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置
JP3494008B2 (ja) 1998-05-07 2004-02-03 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置およびその制御方法
US5931757A (en) * 1998-06-24 1999-08-03 General Motors Corporation Two-mode, compound-split electro-mechanical vehicular transmission
US6554088B2 (en) 1998-09-14 2003-04-29 Paice Corporation Hybrid vehicles
GB2370865A (en) 2000-12-27 2002-07-10 Luk Lamellen & Kupplungsbau A compliant link
DE10235257A1 (de) 2001-08-06 2003-02-27 Luk Lamellen & Kupplungsbau Verfahren zum Synchronisieren eines Getriebes und Vorrichtung zum Schwingungsdämpfen eines Getriebes, insbesondere beim Synchronisieren
US6524215B1 (en) 2001-08-06 2003-02-25 General Motors Corporation Multiple ratio series electric vehicle drivetrain
DE10236539A1 (de) 2001-08-16 2003-08-07 Luk Lamellen & Kupplungsbau Verfahren, Vorrichtung und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere zur Ansteuerung eines elektronischen Kupplungsmanagements und/oder eines automatisierten Schaltgetriebes
US6793600B2 (en) 2001-11-28 2004-09-21 Kazuyoshi Hiraiwa Powertrain for hybrid electric vehicles
US6962545B2 (en) * 2002-09-23 2005-11-08 Bae Systems Onctrols Multi-range parallel-hybrid continuously variable transmission
JP4021317B2 (ja) 2002-12-26 2007-12-12 本田技研工業株式会社 接触機構の制御装置
DE112005002342T5 (de) 2004-09-27 2007-08-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Antriebsgerät für ein Kraftfahrzeug
US7214154B2 (en) 2005-01-11 2007-05-08 General Motors Corporation Electrically variable transmission having six fixed speed ratios
US7935015B2 (en) 2005-05-30 2011-05-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for vehicle drive apparatus
US7282004B2 (en) 2005-08-30 2007-10-16 Gm Global Technology Operations, Inc. Electrically variable transmission having three interconnected planetary gearsets, a stationary member and a fixed input
US7288041B2 (en) * 2005-09-29 2007-10-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Multi-mode electrically variable transmissions having two planetary gear sets with two fixed interconnections and clutched input
US7572201B2 (en) * 2005-10-20 2009-08-11 Ford Global Technologies, Llc Electric hybrid powertrain system
US7300374B2 (en) * 2005-11-10 2007-11-27 Gm Global Technology Operations, Inc. Multi-mode electrically variable transmissions having two planetary gear sets with one fixed interconnection
JP4711869B2 (ja) 2006-03-30 2011-06-29 トヨタ自動車株式会社 潤滑油の供給構造
EP2026988A2 (de) 2006-04-03 2009-02-25 BluWav Systems, LLC Fahrzeugantrieb in form einer nachrüstbaren achse mit motor, batterie und aufhängung
US7367911B2 (en) * 2006-05-18 2008-05-06 Gm Global Technology Operations, Inc. Electrically variable transmission having three planetary gear sets, clutched input, two fixed interconnections and a stationary member
JP4384152B2 (ja) * 2006-09-01 2009-12-16 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置およびハイブリッド自動車
DE102006041159B4 (de) 2006-09-01 2012-04-19 Audi Ag Hybridantriebsvorrichtung
KR100829301B1 (ko) 2006-09-25 2008-05-13 현대자동차주식회사 하이브리드 전기 자동차용 무단변속 동력전달장치
CN101535075A (zh) 2006-12-08 2009-09-16 比亚迪股份有限公司 混合动力输出装置
US7594869B2 (en) 2007-01-31 2009-09-29 Gm Global Technology Operations, Inc. Torque-transmitting assembly with dog clutch and hydrostatic damper and electrically variable transmission with same
US7670253B2 (en) 2007-03-20 2010-03-02 Gm Global Technology Operations, Inc. Clutch control for hybrid transmission
US8267231B2 (en) * 2007-09-28 2012-09-18 GM Global Technology Operations LLC Electrically variable transmission with an axially-moveable selectable one-way clutch assembly
US8135526B2 (en) 2007-11-03 2012-03-13 GM Global Technology Operations LLC Method for controlling regenerative braking and friction braking
JP4450068B2 (ja) 2007-12-25 2010-04-14 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド駆動装置の制御装置
US8465386B2 (en) 2008-05-02 2013-06-18 Chrysler Group Llc Semi-power split hybrid transmission with multiple modes and fixed gears
US8075435B2 (en) * 2008-08-22 2011-12-13 Caterpillar Inc. Dual mode input split compound split configuration EPPV transmission
DE202009007977U1 (de) 2008-10-13 2010-02-25 Magna Powertrain Ag & Co Kg Kupplung
US8311694B2 (en) 2008-12-17 2012-11-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for vehicular power transmitting system
US8491431B2 (en) 2008-12-19 2013-07-23 Caterpillar Inc. Reconfigurable hybrid gear train
US8460142B2 (en) 2009-01-14 2013-06-11 GM Global Technology Operations LLC Electrically-variable transmission
AR075776A1 (es) 2009-03-03 2011-04-27 Honda Motor Co Ltd Aparato de transmision de potencia para vehiculo hibrido
US8465387B2 (en) 2009-03-04 2013-06-18 GM Global Technology Operations LLC Output-split electrically-variable transmission with two planetary gear sets and two motor/generators
DE102010024147A1 (de) 2009-07-02 2011-01-05 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Zwei-Gang-Getriebe und Verfahren zur Steuerung eines Zwei-Gang-Getriebes
US8152669B2 (en) * 2009-07-16 2012-04-10 GM Global Technology Operations LLC Clutch arrangements for an electrically-variable transmission
JP2011183947A (ja) * 2010-03-09 2011-09-22 Aisin Aw Co Ltd ハイブリッド駆動装置
US8196687B2 (en) 2010-06-08 2012-06-12 GM Global Technology Operations LLC Low content extended-range electric vehicle powertrain
US8618752B2 (en) 2010-07-21 2013-12-31 Superior Electron, Llc System, architecture, and method for minimizing power consumption and increasing performance in electric vehicles
DE102011010616A1 (de) 2010-07-23 2012-01-26 Magna Powertrain Ag & Co. Kg Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs und entsprechender Antriebsstrang
EP2647537A4 (de) 2010-11-30 2018-05-09 Daimler AG Ausrüstungswarmlaufbatterie für ein hybrid-elektroautomobil
US9441708B2 (en) 2010-12-10 2016-09-13 Means Industries, Inc. High-efficiency drive system including a transmission for a hybrid electric vehicle
WO2013046748A1 (ja) 2011-09-26 2013-04-04 日本精工株式会社 電気自動車用駆動装置
US9017200B2 (en) 2011-10-13 2015-04-28 GM Global Technology Operations LLC Flexible hybrid transmission with configurable motor winding and declutching strategy to provide electric vehicle and hybrid functions
DE102011056048A1 (de) 2011-12-05 2013-06-06 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Antriebsstrang eines rein elektrisch allradbetreibbaren Kraftfahrzeuges
DE102011056046B4 (de) 2011-12-05 2022-05-25 Dr.Ing.H.C.F.Porsche Aktiengesellschaft Antriebsstrang eines rein elektrisch allradbetreibbaren Kraftfahrzeuges
US8897946B2 (en) * 2011-12-14 2014-11-25 Hyundai Motor Company Control method of hybrid vehicle
WO2013094005A1 (ja) 2011-12-19 2013-06-27 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の駆動制御装置
WO2013140527A1 (ja) 2012-03-19 2013-09-26 トヨタ自動車株式会社 車両用変速機
US9126588B2 (en) 2012-06-13 2015-09-08 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for controlling a powertrain system including a multi-mode transmission
US9421856B2 (en) 2013-02-08 2016-08-23 Efficient Drivetrains Inc. Powertrain configurations for two-motor, two-clutch hybrid electric vehicles
DE102013005721B4 (de) 2013-04-03 2016-06-30 Audi Ag Antriebseinrichtung sowie Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung
DE102013005719B3 (de) * 2013-04-03 2014-08-07 Audi Ag Antriebseinrichtung
JP6135419B2 (ja) 2013-09-13 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両用動力伝達装置
US10183570B2 (en) 2013-09-26 2019-01-22 Means Industries, Inc. Drive systems including transmissions for electric and hybrid electric vehicles
JP2015131513A (ja) * 2014-01-09 2015-07-23 トヨタ自動車株式会社 車両制御装置
US9577471B2 (en) 2014-02-13 2017-02-21 Power Group International Corporation Power system for providing an uninterruptible power supply to an external load
JP6344030B2 (ja) 2014-04-18 2018-06-20 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
KR101575532B1 (ko) 2014-09-23 2015-12-22 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 파워트레인
JP6392653B2 (ja) * 2014-12-05 2018-09-19 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車
US10421350B2 (en) 2015-10-20 2019-09-24 Oshkosh Corporation Inline electromechanical variable transmission system
US10220725B2 (en) 2015-05-13 2019-03-05 Ge Global Sourcing Llc System and method for passively cooling an enclosure
CN106274464B (zh) 2015-05-29 2019-09-10 上海汽车集团股份有限公司 纯电动车辆的双电机动力系统和控制方法
KR101744808B1 (ko) * 2015-06-19 2017-06-20 현대자동차 주식회사 하이브리드 차량용 변속 장치
US9566857B1 (en) 2015-08-19 2017-02-14 Borgwarner Inc. Electric drive unit and powertrain system incorporating the same
JP6611933B2 (ja) * 2015-10-27 2019-11-27 ザ・リージェンツ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・ミシガン ダイナミッククラッチを有するハイブリッド全輪駆動システム
EP3184338B1 (de) 2015-12-25 2021-12-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Antriebssystem für ein hybridfahrzeug
CN107160994B (zh) * 2016-03-07 2020-03-31 北京汽车动力总成有限公司 一种混合动力电子无级驱动系统及汽车
JP6475188B2 (ja) 2016-04-28 2019-02-27 トヨタ自動車株式会社 駆動装置
CN106347112B (zh) 2016-09-19 2018-07-20 福州大学 一种双行星排式电驱动总成及其驱动方法
SE540282C2 (en) * 2016-11-01 2018-05-22 Bae Systems Haegglunds Ab Power split hybrid powertrain
JP6665817B2 (ja) 2017-03-08 2020-03-13 トヨタ自動車株式会社 セレクタブルワンウェイクラッチ
FR3067314B1 (fr) 2017-06-09 2019-06-21 Renault S.A.S Procede d'elaboration d'une consigne de couple aux machines electriques d'un groupe motopropulseur de vehicule et groupe motopropulseur de vehicule
CN107244234B (zh) 2017-06-27 2023-07-28 福州大学 双电机双行星排电驱动装置及其工作方法
US10543748B2 (en) 2017-09-11 2020-01-28 Fca Us Llc Hybrid transmission for a motor vehicle
JP2019050706A (ja) 2017-09-12 2019-03-28 アイシン精機株式会社 電気自動車用駆動装置
KR102478059B1 (ko) 2017-11-21 2022-12-16 현대자동차주식회사 전기차량용 변속기
JP6680753B2 (ja) 2017-12-19 2020-04-15 本田技研工業株式会社 回転電機
CN108528188A (zh) 2018-05-28 2018-09-14 福州大学 新型双电机耦合动力机构及其控制方法
KR102614132B1 (ko) * 2018-06-04 2023-12-14 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 파워트레인
CN108944411A (zh) 2018-06-08 2018-12-07 舍弗勒技术股份两合公司 混合动力模块和车辆
CN108944412A (zh) 2018-06-08 2018-12-07 舍弗勒技术股份两合公司 用于车辆的混合动力模块
KR102600057B1 (ko) 2018-08-22 2023-11-07 현대자동차 주식회사 하이브리드 차량용 동력전달장치
EP3750733B1 (de) * 2019-06-13 2023-07-26 Dana Italia S.r.L. Zweimotoriger elektrischer antriebsstrang
US11040607B2 (en) * 2019-07-12 2021-06-22 Allison Transmission, Inc. Multiple motor multiple speed continuous power transmission
US11173781B2 (en) 2019-12-20 2021-11-16 Allison Transmission, Inc. Component alignment for a multiple motor mixed-speed continuous power transmission
US11331991B2 (en) 2019-12-20 2022-05-17 Allison Transmission, Inc. Motor configurations for multiple motor mixed-speed continuous power transmission
US11371589B2 (en) 2020-04-30 2022-06-28 Allison Transmission, Inc. Clutch configurations for a multiple motor mixed-speed continuous power transmission
US11193562B1 (en) 2020-06-01 2021-12-07 Allison Transmission, Inc. Sandwiched gear train arrangement for multiple electric motor mixed-speed continuous power transmission
US11421759B2 (en) 2020-06-02 2022-08-23 Allison Transmission, Inc. Output gearing for a dual motor mixed-speed continuous power transmission

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