DE202009014490U1

DE202009014490U1 - Antriebssystem

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Publication number: DE202009014490U1
Application number: DE202009014490U
Authority: DE
Original assignee: ATE ANTRIEBSTECHNIK und ENTWIC; ATE ANTRIEBSTECHNIK und ENTWICKLUNGS GmbH; Aradex AG
Current assignee: Ate Antriebstechnik und Entwicklungs De GmbH; E3 DC GmbH; Aradex AG
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2019-10-28

Abstract

Antriebssystem für ein nicht schienengebundenes Fahrzeug, umfassend einen Elektroantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroantrieb eine Kombination von wenigstens einem Synchronmotor (9) mit Permanenterregung und wenigstens einem nicht permanenterregten Elektromotor aufweist, wobei dem wenigstens einen Synchronmotor (9) abtriebsseitig eine mechanische Entkopplungseinheit nachgeordnet ist, mittels derer der Synchronmotor (9) in einem Fehlerfall von einer anzutreibenden Einheit trennbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Antriebssysteme für nicht schienengebundene Fahrzeuge wie PKW, LKW, Motorräder, Busse und Nutzfahrzeuge wurden bislang generell mit Verbrennungsmotoren ausgerüstet. Im Zuge der Verteuerung und Verknappung fossiler Energieträger werden in jüngerer Zeit verstärkt Antriebssysteme mit Elektroantrieben für derartige Fahrzeuge vorgeschlagen, wobei die Elektroantriebe als alleinige Antriebe oder bei sogenannten Hybridlösungen mit Verbrennungsmotoren zusammen eingesetzt werden können.
Eine wesentliche Anforderung an Elektroantriebe, die für derartige Fahrzeuge eingesetzt werden sollen, besteht in einer möglichst hohen Energieeffizienz. Hierfür geeignete Elektroantriebe sind Synchronmotoren mit Permanenterregung. Ein derartiger Synchronmotor weist einen Rotor mit Permanentmagneten auf, die ein Magnetfeld erzeugen, welches sich synchron, das heißt mit gleicher Drehzahl wie das elektrisch erzeugte Statorfeld des Stators dreht. Mit derartigen Synchronmotoren können hohe Leistungen und auch hohe Spitzendrehmomente erzeugt werden.
Das rotierende Magnetfeld des Synchronmotors erzeugt grundsätzlich in den Statorspulen eine induzierte Spannung (EMK), die je nach Motortopolgie un terschiedlich ausfällt, jedoch immer proportional zur Drehzahl anwächst. Ist die induzierte Spannung so groß wie die Versorgungsspannung eines Antriebsumrichters in einem Zwischenkreis, welcher zur Ansteuerung des Synchronmotors verwendet wird, so ist ohne Zusatzmaßnahmen keine weitere Drehzahlerhöhung mehr möglich. Für höhere Drehzahlen muss das Magnetfeld der Permanentmagnete durch ein strominduziertes äußeres Magnetfeld abgeschwächt werden. Durch diese „Feldschwächung” sind zum Teil erhebliche Drehzahlüberhöhungen möglich. Gleichzeitig nimmt das maximale Drehmoment ab, da das effektive Magnetfeld der Permanentmagneten durch den Feldschwächestrom verringert wird. Fällt der Antriebsumrichter durch einen Fehler bei hoher Drehzahl plötzlich aus, so ist auch die Feldschwächung plötzlich nicht mehr vorhanden, und es wird in den Statorspulen eine hohe Spannung induziert. Um Beschädigungen von Hardwarekomponenten des Synchronmotors zu vermeiden, erfolgt beispielsweise das Kurzschließen der Statorwicklungen im Fehlerfall. Dies führt dazu, dass die Spannungen sehr schnell auf 0 abklingen. Im Gegenzug erfolgt jedoch eine Kurzschlussbremsung des Antriebs aufgrund hoher induzierter Kurschlussströme. In einem Fahrantrieb führt dies zu einer unkontrollierten Bremsung. Dieser Fall der unkontrollierten Bremsung tritt auch ein, wenn ein Kurzschluss, zum Beispiel im Fahrzeugwechselrichter oder in den Zuleitungen vorliegt.
Dies wiederum ist mit den Sicherheitsansprüchen, die an personenbefördernde Fahrzeuge gestellt werden, nicht vereinbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem mit einem Elektroantrieb für ein Fahrzeug bereitzustellen, welches bei hoher Energieeffizienz auch die geltenden Sicherheitsanforderungen erfüllt.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem für ein nicht schienengebundenes Fahrzeug umfasst einen Elektroantrieb. Der Elektroantrieb weist eine Kombination von wenigstens einem Synchronmotor mit Permanenterregung und wenigstens einem nicht permanenterregtem Elektromotor auf. Dem wenigstens einen Synchronmotor ist abtriebsseitig eine mechanische Entkopplungseinheit nachgeordnet, mittels derer der Synchronmotor in einem Fehlerfall von einer anzutreibenden Einheit trennbar ist. Dabei wird im Folgenden unter einem Synchronmotor stets ein solcher mit Permanenterregung verstanden, auch wenn dies nicht explizit ausgeführt ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem wird durch den Einsatz wenigstens eines Synchronmotors eine hohe Energieeffizienz des Elektroantriebs erzielt, das heißt es können hohe Leistungen und Spitzendrehmomente bei hohem Wirkungsgrad erzeugt werden, was ein wesentlicher Aspekt für den Einsatz in nicht schienengebundenen Fahrzeugen wie PKW, LKW, Motorrädern, Bussen, Nutzfahrzeugen oder dergleichen darstellt. Auch haben diese Synchronmotoren im Bereich der Teillast einen sehr vorteilhaften Wirkungsgrad.
Weiterhin werden die Sicherheitsanforderungen für den Einsatz des Antriebssystems bei personengeführten Fahrzeugen mit geringem konstruktiven Aufwand erfüllt. Während im Normalbetrieb sowohl der wenigstens eine Synchronmotor und der wenigstens eine nichtpermanenterregte Elektromotor an anzutreibende Einheiten wie Räder oder Wellen, an welchen Räder gelagert sind, gekoppelt sind und diese antreiben, wird im Fehlerfall, insbesondere bei Ausfall eines der Synchronmotoren oder deren Antriebselektronik, die von Fahrwechselrichtern gebildet sein kann, der Synchronmotor selbsttätig abgekoppelt. Dadurch wird ein unkontrolliertes Bremsen infolge von Kurzschlussströmen im Synchronmotor verhindert.
Der wenigstens eine nichtpermanenterregte Elektromotor bleibt jedoch an die anzutreibenden Einheiten angekoppelt. Da dieser einen magnetlosen Motor bildet, treten dort keine Kurzschlussströme auf, die zu einem unkontrollierten Bremsen führen. Damit ist der nichtpermanenterregte Elektromotor noch betriebsbereit und kann für eine kontrollierte Weiterfahrt oder ein kontrolliertes Bremsen des Fahrzeugs genutzt werden.
Der nichtpermanenterregte Elektromotor kann dabei vorteilhaft von einem Asynchronmotor oder einem Reluktanzmotor gebildet sein.
Asynchronmotoren weisen typischerweise einen Rotor aus gut leitfähigen Stäben aus Kupfer oder Aluminium auf, die durch Kurzschlussringe miteinander verbunden sind. Durch die Relativbewegung dieses metallischen Materials gegenüber den Feldlinien des Statormagnetfelds werden im Rotor induzierte Spannungen erzeugt, die durch den Kurzschluss der Metallstäbe hohe Rotorströme bewirken. Dadurch entsteht ein starkes Rotormagnetfeld, welches mit dem Statorfeld wechselwirkt und ein entsprechendes Drehmoment ausbildet. Der Rotor dreht dabei (asynchron) mit einer anderen Drehzahl als das Statorfeld.
Ein Reluktanzmotor weist einen Rotor aus einem weichmagnetischem Material, beispielsweise Eisen, auf. Er enthält jedoch keine Permanentmagnete und wird auch nicht bestromt. Die Spulen befinden sich wie beim Asynchronmotor oder Synchronmotor im Stator. Das Anlaufen des Reluktanzmotors kann entweder synchron oder asynchron bis zu einer Grenzdrehzahl erfolgen. Dann überwiegt der Reluktanzeffekt und der Rotor dreht sich synchron zum rotierenden Magnetfeld. Durch das äußere Statorfeld wird das weichmagnetische Rotormateiral magnetisiert und wechselwirkt mit dem Statorfeld, was zu einem Drehmoment führt.
Sowohl beim Asynchronmotor als auch beim Reluktanzmotor treten im Fehlerfall, insbesondere bei einem Defekt oder Störfall des den Asynchronmotor oder Reluktanzmotor anzusteuernden Umrichters, keine großen Magnetfelder auf, die induzierte Spannungen erzeugen könnten, so dass keine unkontrollierten Bremsvorgänge auftreten.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der wenigstens eine Synchronmotor über eine die mechanische Entkopplungseinheit bildende Kupplung auf eine Welle für wenigstens ein Rad des Fahrzeugs als anzutreibende Einheit geführt.
Prinzipiell kann die Kupplung als schaltbare Kupplung ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist die Kupplung als Freilaufkupplung ausgebildet. Mit einer derartigen Freilaufkupplung wird generell auf einer Welle oder dergleichen nur in einer Drehrichtung ein Drehmoment übertragen, während in der anderen Drehrichtung keine drehstarre Verbindung vorliegt, das heißt ein Freilauf erhalten wird. Beispiele für derartige Freilaufkupplungen sind Klemmstück-Freilaufkupplungen oder Klemmrollen-Freilaufkupplungen.
Die Freilaufkupplung wird so mit dem Synchronmotor gekoppelt, dass nur positive Drehmomente des Synchronmotors auf anzutreibende Einheiten übertragen werden, jedoch bei negativen Drehmomenten ein Freilauf erhalten wird, das heißt durch die Freilaufkupplung selbsttätig, auf rein mechanische, passive Weise der Synchronmotor von der jeweiligen anzutreibenden Einheit entkoppelt ist.
Dies hat den Vorteil, dass beim Beschleunigen hohe Drehmomente zur Verfügung stehen und bei Konstantfahrt mit kleinerem erforderlichen Drehmoment (zum Beispiel zur Überwindung der Luftreibung) der gute Wirkungsgrad des Synchronmotors voll genutzt werden kann. Im Fehlerfall (insbesondere bei Ausfall eines den Synchronmotor ansteuernden Wechselrichters oder eines Kurzschlusses in den Statorwicklungen des Synchronmotors), bremst der Synchronmotor zwar rasch ab, das Bremsmoment kann jedoch nicht auf die Räder übertragen werden. Zum normalen Bremsen, zur Energierekuperation, Bergab- und Rückwärtsfahren etc. werden der oder jeder nichtpermanenterregte Elektromotor benutzt, wobei das Bremsen mit hoher Bremsverzögerung generell durch hydraulisch betätigte mechanische Bremsen im Fahrzeug unterstützt wird.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung bilden der oder die Synchronmotoren und der oder die nichtpermanenterregten Elektromotoren voneinander unabhängige Einheiten, wobei diese jeweils von einem separaten Umrichter gesteuert werden. Dann können die Synchronmotoren und nichtpermanenterregten Elektromotoren jeweils an unterschiedlich anzutreibende Einheiten gekoppelt sein.
Beispielsweise kann ein Synchronmotor zum Antrieb der Räder an einer Hinterachse eines Fahrzeugs genutzt werden, während ein nichtpermanenterregter Elektromotor zum Antrieb der Räder an der Vorderachse eines Fahrzeugs genutzt wird. Alternativ können auch einzelne Räder eines Fahrzeugs mit jeweils einem Synchronmotor oder einem nichtpermanenterregten Elektromotor angetrieben werden. In allen Ausführungsvarianten ist stets der oder jeder Synchronmotor über eine Kupplung, insbesondere eine Freilaufkupplung, zur Erfüllung der Sicherheitsanforderungen an die jeweilige anzutreibende Einheit gekoppelt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung weist der Elektroantrieb wenigstens einen Mehrfachmotor auf, welcher auf einer Antriebswelle wenigstens einen nichtpermanenterregten Elektromotor und wenigstens einen hiervon durch eine Kupplung getrennten Synchronmotor aufweist. Der wenigstens eine Asynchronmotor ist auf der Radabtriebsseite der Antriebswelle vorgesehen.
Im einfachsten Fall bildet der Mehrfachmotor einen Doppelmotor mit jeweils einem Synchronmotor und einem nichtpermanenterregten Elektromotor.
In jedem Fall ist jeder Synchronmotor oder nichtpermanenterregte Elektromotor des Mehrfachmotors von einem Umrichter angesteuert.
Der Mehrfachmotor oder der Doppelmotor bildet eine Baueinheit, die an eine anzutreibende Einheit ankoppelbar ist. Durch den speziellen Aufbau des Mehr fachmotors oder Doppelmotors erfüllt dieser die Sicherheitsanforderungen für den Einsatz in personenbefördernden Fahrzeugen. Durch den Aufbau des Mehrfachmotors oder Doppelmotors ist nämlich gewährleistet, dass im Normalbetrieb der oder die Synchronmotoren und auch der oder die nichtpermanenterregten Elektromotoren ein Drehmoment für die anzutreibende Einheit generieren. Im Fehlerfall, insbesondere bei Ausfall eines Umrichters für einen Synchronmotor oder bei Kurzschluss in einem Synchronmotor ist durch die Kupplung gewährleistet, dass der oder jeder Synchronmotor des Mehrfachmotors oder Doppelmotors von der anzutreibenden Einheit abgekoppelt ist, nicht jedoch der oder die nichtpermanenterregten Elektromotoren. Besonders vorteilhaft ist die Kupplung als Freilaufkupplung ausgebildet, die ein rein passives, mechanisches Element bildet, durch welches nur positive Drehmomente des Synchronmotors auf die anzutreibende Einheit übertragen werden.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem kann generell in Fahrzeugen mit reinen Elektroantrieben eingesetzt werden. Ebenso kann das Antriebssystem in Fahrzeugen mit Hybridantrieben, das heißt Kombinationen von Verbrennungsmotoren und Elektroantrieben eingesetzt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1: Erstes Ausführungsbeispiel eines Antriebssystems für ein Fahrzeug.
2: Zweites Ausführungsbeispiel eines Antriebssystems für ein Fahrzeug.
3: Aufbau eines Doppelmotors.
4: Ausführungsbeispiel eines Antriebssystems für ein Fahrzeug mit dem Doppelmotor gemäß 3.
5: Weiteres Ausführungsbeispiel eines Antriebssystems für ein Fahrzeug mit dem Doppelmotor gemäß 3.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Antriebssystems 1 für ein Fahrzeug. Das Fahrzeug ist im vorliegenden Fall von einem PKW (Personenkraftwagen) gebildet. Von dem Fahrzeug ist schematisch dessen Vorderachse 2 mit den daran gelagerten Vorderrädern 3 sowie dessen Hinterachse 4 mit den daran gelagerten Hinterrädern 5 dargestellt.
Das Antriebssystem 1 umfasst im vorliegenden Fall einen reinen Elektroantrieb. Prinzipiell kann das Antriebssystem 1 auch einen Hybridantrieb, das heißt eine Kombination von Elektroantrieben und Verbrennungsmotoren aufweisen.
Zum Antrieb beider Vorderräder 3 ist ein nichtpermanenterregter Elektromotor in Form eines Asynchronmotors 6 vorgesehen, der von einem Umrichter 7, das heißt einem Wechselrichter gebildet ist, der aus einer Gleichspannung von einer Batterie oder dergleichen eine Wechselspannung erzeugt, die die Ansteuerspannung für den Motor erzeugt. In dem Wechselrichter sind dabei elektronische Steuerungsmodule zur Motoransteuerung integriert. Anstelle eines Asynchronmotors 6 kann auch ein Reluktanzmotor vorgesehen sein.
Die abtriebsseitige Welle der Asynchronmotoren 6 ist direkt auf ein Differentialgetriebe 8 auf der Welle der Vorderachse 2 geführt. Mit dem Asynchronmotor 6 werden beide Vorderräder 3 angetrieben, wobei das Differentialgetriebe 8 für einen Drehzahlausgleich zwischen beiden Vorderrädern 3 sorgt.
Auch an der Hinterachse 4 ist ein Differentialgetriebe 8' vorgesehen, mit dem ein Drehzahlausgleich zwischen beiden Hinterrädern 5 bewirkt wird. Zum Antrieb beider Hinterräder 5 ist ein Synchronmotor 9 mit Permanenterregung vorgesehen, der von einem weiteren Umrichter 10 angesteuert wird. Die abtriebsseitige Welle des Synchronmotors 9 ist nicht direkt auf das Differentialgetriebe 8' geführt. Vielmehr ist eine Kupplung in Form einer Freilaufkupplung 11 zwischen Synchronmotor 9 und Differentialgetriebe 8' vorgesehen.
In einem Fehlerfall, das heißt bei einem Kurzschluss im Synchronmotor 9 oder bei einem Ausfall des Umrichters 10 kann es, bedingt durch das Magnetfeld der Permanentmagnete im Rotor des Synchronmotors 9, zu hohen induzierten Kurzschlussströmen kommen. Hierbei kann es zu einer direkten plötzlichen, unkontrollierten Bremsung des Fahrzeugs durch den Synchronmotor 9 kommen, was ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellen würde. Dieses Sicherheitsrisiko wird durch die Freilaufkupplung 11 vollkommen eliminiert. Mit der Freilaufkupplung 11 werden nämlich nur positive Drehmomente des Synchronmotors 9 auf die Hinterachse übertragen. Bei einem Fehlerfall im Synchronmotor 9, der zu einem plötzlichen Bremsen des Synchronmotors 9 führen würde, wird durch die Freilaufkupplung 11 als mechanisch passives System selbsttätig ein Freilauf erzeugt, das heißt es erfolgt keine Übertragung negativer Drehmomente auf die Hinterachse 4.
Zwischen dem Asynchronmotor 6, oder allgemein einem nichtpermanenterregten Elektromotor, und der Vorderachse ist keine derartige Entkopplung über eine Freilaufkupplung 11 nötig, da im Fehlerfall des Asynchronmotors 1 oder des zugeordneten Umrichters 7 keine Gefahr einer unkontrollierten Bremsung gegeben ist. Dies beruht darauf, dass der Asynchronmotor 6 oder allgemein ein nichtpermanenterregter Elektromotor keine Permanentmagneten im Rotor aufweist, so dass bei Ausfall des zugeordneten Umrichters 10 keine großen Magnetfelder vorhanden sind, durch die induzierte Kurzschlussströme auftreten könnten, die ein unkontrolliertes Bremsen des Fahrzeugs bewirken könnten.
Der Synchronmotor 9 erzeugt bei gleicher oder vergleichbarer Baugröße wie der Asynchronmotor 6 höhere Leistungen. Mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 lässt sich beispielsweise eine für Allradfahrzeuge typische Drehmomentverteilung von 40:60 zwischen Vorder- und Hinterachse (2, 4) erzielen.
Der Asynchronmotor 1 kann sowohl zum Beschleunigen genutzt werden, als auch zum Bremsen und Rekuperieren, da dieser ohne Freilaufkupplung 11 auf die Vorderachse geführt ist. Beim Rekuperieren wird aus mechanischer Energie (zum Beispiel aus kinetischer Energie beim Abbremsen oder aus potentieller Energie beim Bergabfahren) über den Antrieb elektrische Energie in eine Batterie zu rückgespeist. Bei konstanter Fahrt kann der Asynchronmotor 6 auch völlig drehmomentfrei mitlaufen, da hierbei nur ein Bruchteil des maximalen Moments benötigt wird und der Synchronmotor 9 einen besseren Wirkungsgrad hat. Durch die bessere Effizienz und die höhere Leistungs- und Kraftdichte kann der Asynchronmotor 6 auch kleiner dimensioniert werden, was Kosten- und Gewichtsvorteile bringt.
2 zeigt eine Variante der Ausführungsform gemäß 1. Bei der Ausführungsform gemäß 2 werden alle Räder des Fahrzeugs einzeln angetrieben. Jedes Vorderrad 3 wird mit einem Asynchronmotor 6, dem ein Umrichter 7 zugeordnet ist, angetrieben. Jedes Hinterrad 5 wird mit einem Synchronmotor 9 mit Permanenterregung angetrieben, welchem ein Umrichter 10 zugeordnet ist. Um im Fall eines Fehlers in einem Synchronmotor 9 oder in dem zugeordneten Umrichter 10 ein unkontrolliertes Bremsen des Fahrzeugs zu vermeiden, ist zwischen jedem Hinterrad 5 und Synchronmotor 9 eine Freilaufkupplung 11 vorgesehen. Mit einer übergeordneten Steuerung wird bei Ausfall eines Synchronmotors 9 auch der andere Synchronmotor 9 abgeschaltet um einen asymmetrischen Vortrieb zu verhindern.
3 zeigt schematisch den Aufbau eines Doppelmotors 12 für das erfindungsgemäße Antriebssystem 1. Der Doppelmotor 12 weist in einem Gehäuse einen Synchronmotor 13 mit Permanenterregung und einen Asynchronmotor 14 oder allgemein einen nichtpermanenterregten Elektromotor auf, wobei beide Motoren auf einer gemeinsamen Welle 15 angeordnet sind, die eine Antriebswelle bildet. Der Synchronmotor 13 weist einen Stator 13a auf, der den einen Rotor 13b umschließt. Eine entsprechende Anordnung mit Stator 14a und Rotor 14b weist der Asynchronmotor 14 auf.
Auf der Welle 15 sind Positionsgeber 16, 16' angeordnet, wobei jeweils ein Positionsgeber 16 dem Asynchronmotor 14 und ein Positionsgeber 16' dem Synchronmotor 13 zugeordnet ist.
Der Asynchronmotor 14 wird über einen Umrichter 7 gesteuert, der Synchronmotor 9 über einen Umrichter 10. Die Ansteuerung umfasst sowohl die Übertragung von Signalen wie Positionssignalen als auch die Leistungsansteuerung des Motors.
Wie aus 3 ersichtlich, ist zwischen dem Synchronmotor 13 und dem Asynchronmotor 14 eine Freilaufkupplung 11 vorgesehen. Die Anordnung ist dabei so gewählt, dass der Asynchronmotor 14 an der Radabtriebsseite der Welle 15 angeordnet ist. Damit bildet der Doppelmotor 12 ein sicheres Modul, welches insbesondere die Sicherheitsanforderungen für den Einsatz in personengeführten Fahrzeugen erfüllt.
Durch die Freilaufkupplung 11 wird nämlich erreicht dass der Synchronmotor 13 nur positive Drehmomente auf die Welle 15 überträgt. Damit werden im Normalbetrieb bei Vorwärtsbedarf sowohl vom Asynchronmotor 14 als auch vom Synchronmotor 13 erzeugte Drehmomente auf die Welle 15 und damit an der Radabtriebsseite angeschlossene anzutreibende Einheiten übertragen. Bei negativen Drehmomenten im Fehlerfall und die dadurch ausgelösten Bremsvorgänge wird der Synchronmotor 13 selbsttätig durch die Freilaufkupplung 11 abgekoppelt, so dass nur noch der Asynchronmotor 14 Drehmomente auf die Welle 15 überträgt. Damit wird die Gefahr unkontrollierter Bremsvorgänge in Folge von Defekten im Synchronmotor 13 oder Umrichter 10 sicher vermieden.
Der Doppelmotor 12 kann generell auf einen Mehrfachmotor erweitert werden, indem anstelle eines Asynchronmotors 14 mehrere Asynchronmotoren 14 und/oder anstelle eines Synchronmotors 13 mehrere Synchronmotoren 13 vorgesehen sind. Dabei sind wieder der oder die Asynchronmotoren 14 an der Radabtriebsseite der Welle 15 angeordnet und durch wenigstens eine Freilaufkupplung 11 abgesetzt hierzu der oder die Synchronmotoren 13.
Mit dem Doppelmotor 12 gemäß 3 sind verschiedene Varianten von Antriebssystemen 1 in einem Fahrzeug realisierbar.
Ein erstes Beispiel zeigt 4. Dort ist ein erster Doppelmotor 12 auf das Differentialgetriebe 8 der Vorderachse 2 des Fahrzeugs geführt, so dass beide Vorderräder 3 mit dem Doppelmotor 12 angetrieben werden. Weiterhin ist ein zweiter Doppelmotor 12 auf das Differentialgetriebe 8' der Hinterachse 4 des Fahrzeugs geführt, so dass beide Hinterräder 5 mit diesem zweiten Doppelmotor 12 angetrieben wird.
Ein zweites Beispiel zeigt 5. Hier ist jedem Vorderrad 3 und jedem Hinterrad 5 ein Doppelmotor 12 zugeordnet.

1: Antriebssystem
2: Vorderachse
3: Vorderrad
4: Hinterachse
5: Hinterrad
6: Asynchronmotor
7: Umrichter
8: Differentialgetriebe
8': Differentialgetriebe
9: Synchronmotor
10: Umrichter
11: Freilaufkupplung
12: Doppelmotor
13: Synchronmotor
13a: Stator
13b: Rotor
14: Asynchronmotor
14a: Stator
14b: Rotor
15: Welle

Claims

Antriebssystem für ein nicht schienengebundenes Fahrzeug, umfassend einen Elektroantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroantrieb eine Kombination von wenigstens einem Synchronmotor (9) mit Permanenterregung und wenigstens einem nicht permanenterregten Elektromotor aufweist, wobei dem wenigstens einen Synchronmotor (9) abtriebsseitig eine mechanische Entkopplungseinheit nachgeordnet ist, mittels derer der Synchronmotor (9) in einem Fehlerfall von einer anzutreibenden Einheit trennbar ist.
Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ausschließlich einen Elektroantrieb aufweist.
Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein Hybridantriebssystem ist.
Antriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Kombination eines Elektroantriebs und eines Verbrennungsmotors aufweist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine nicht permanent erregte Elektromotor ein Asynchronmotor (6) oder ein Reluktanzmotor ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Synchronmotor (9) über eine die mechanische Entkopplungseinheit bildende Kupplung auf eine Welle für wenigstens ein Rad des Fahrzeugs als anzutreibende Einheit geführt ist.
Antriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung eine Freilaufkupplung (11) ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine nicht permanent erregte Elektromotor direkt mit einer Welle für wenigstens ein Rad verbunden ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Synchronmotor (9) oder nichtpermanenterregte Elektromotor von einem Umrichter (7, 10) angesteuert ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Synchronmotor (9) über eine Kupplung auf ein Differentialgetriebe (8) einer Welle geführt ist, welche eine Hinterachse für die Hinterräder (5) des Fahrzeugs bildet, und dass ein nichtpermanenterregter Elektromotor direkt auf ein Differentialgetriebe (8) einer Welle geführt ist, welche eine Vorderachse für die Vorderräder (3) des Fahrzeugs bildet.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf jedes Hinterrad (5) des Fahrzeugs über eine Kupplung ein Synchronmotor (9) geführt ist, und dass auf jedes Vorderrad (3) des Fahrzeugs direkt ein nichtpermanenterregter Elektromotor geführt.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroantrieb wenigstens einen Mehrfachmotor aufweist, welcher auf einer Antriebswelle wenigstens einen nichtpermanenterregten Elektromotor und wenigstens einen hiervon durch eine Kupplung ge trennten Synchronmotor (9) aufweist, wobei der wenigstens eine Asynchronmotor (6) auf der Radabtriebsseite der Antriebswelle vorgesehen ist.
Antriebssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrfachmotor einen Doppelmotor (12) mit einem jeweils einem Synchronmotor (9) und einem nichtpermanenterregten Elektromotor bildet.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Synchronmotor (9) oder nichtpermanenterregter Elektromotor des Mehrfachmotors von einem Umrichter (7, 10) angesteuert ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Mehrfachmotor auf ein Differentialgetriebe (8) einer eine Vorder- oder Hinterachse des Fahrzeugs bildenden Welle geführt ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Mehrfachmotor auf ein Rad des Fahrzeugs geführt ist.