DE202020105216U1

DE202020105216U1 - Elektrisches Antriebssystem

Info

Publication number: DE202020105216U1
Application number: DE202020105216.0U
Authority: DE
Original assignee: Dana Heavy Vehicle Systems Group LLC
Current assignee: Dana Heavy Vehicle Systems Group LLC
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2020-09-10
Publication date: 2020-12-23
Anticipated expiration: 2030-09-11
Also published as: US20210070181A1; US11654761B2; US20230249532A1; CN214775345U

Abstract

Elektrisches Antriebssystem (10), umfassend:
eine erste elektrische Maschine (11), die mit einem ersten Radsatz (16) mit einem ersten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist;
eine zweite elektrische Maschine (12), die mit einem zweiten Radsatz (20) mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist, das sich von dem ersten Übersetzungsverhältnis unterscheidet; und
eine Achse einschließlich einer Achsschnittstelle;
wobei mindestens ein erstes Abtriebsrad (16C) des ersten Radsatzes (16) und ein zweites Abtriebsrad (20C) des zweiten Radsatzes (20) parallel an die Achsschnittstelle gekoppelt sind.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 10. September 2019 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/898,274 mit dem Titel „ELECTRIC PROPULSION SYSTEM“, deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit für alle Zwecke aufgenommen wird.
GEBIET
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein System und Verfahren für den elektrischen Antrieb von Fahrzeugen. Die Erfindung betrifft insbesondere ein elektrisches Antriebssystem mit mehreren elektrischen Maschinen und ein Verfahren zum Betrieb dieses Systems.
HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG
Einige Fahrzeuge haben elektrische Achsen und andere Elektromotoranordnungen eingesetzt, um den Antrieb der Fahrzeugräder zu liefern und/oder zu verstärken. Mehrganggetriebe in elektrischen Achsen und anderen elektrischen Antriebsstranganordnungen sehen in bestimmten Fahrzeugen eine Geschwindigkeitsumwandlungsfunktionalität vor. Mehrganggetriebe können es dem Elektromotor ermöglichen, über einen größeren Bereich von Betriebsbedingungen effizienter zu arbeiten als einstufige Getriebe. Mehrganggetriebe bringen jedoch Komplexität in den Antriebsstrang und können in einigen Fällen das Fahrzeuggewicht und den Wartungsaufwand im Vergleich zu Elektrofahrzeugen mit einstufigen Getrieben erhöhen.
US 2009/0152030 A1 von Palatov offenbart mehrere Antriebsstrang-Ausführungen, bei denen ein schaltbares Getriebe weggelassen wird. Palatovs erste Ausführungsform des Antriebsstrangs sieht für jedes Antriebsrad einen eigenen Elektromotor vor. Palatov lehrt eine zweite Antriebsstrang-Ausführungsform, bei der eine einstufige Getriebeuntersetzung in einer Antriebsachse für einen festgelegten Geschwindigkeitswechsel zwischen zwei Elektromotoren und den Antriebsrädern sorgt.
Die Erfinder fanden mehrere Probleme mit den von Palatov gelehrten Antriebssträngen. In einem der Palatov-Antriebsstränge sind die Motoren direkt mit den Rädern gekoppelt, was den Motorwirkungsgrad beeinträchtigen und zu Problemen bei der Achsverpackung führen kann. Folglich kann der Palatov-Antriebsstrang Einschränkungen hinsichtlich Verpackung, Energieeffizienz und Leistung aufweisen. Palatov offenbart einen weiteren Antriebsstrang mit einer einstufigen Getriebeuntersetzung für mehrere Motoren. Der einstufige Antriebsstrang kann den Motorwirkungsgrad vermindern, was in einigen Fällen die Fahrzeugleistung beeinträchtigen kann.
Um zumindest einige der vorstehend genannten Herausforderungen zu bewältigen, ist ein elektrisches Antriebssystem vorgesehen. Das elektrische Antriebssystem beinhaltet, in einem Beispiel, eine erste elektrische Maschine, die an einen ersten Radsatz mit einem ersten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist. Das System umfasst ferner eine zweite elektrische Maschine, die mit einem zweiten Radsatz mit einem zweiten, vom ersten abweichenden Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist. Das System beinhaltet ferner eine Achse mit einer Achsschnittstelle. In dem System sind mindestens ein erstes Abtriebsrad des ersten Radsatzes und ein zweites Abtriebsrad des zweiten Radsatzes parallel an die Achsschnittstelle gekoppelt. Wenn das Antriebssystem mehrere elektrische Maschinen verwendet, die mit Radsätzen mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen gepaart sind, kann der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine, falls gewünscht, im Vergleich zu Fahrzeugsystemen mit einer einstufigen Getriebeuntersetzung, die mit mehreren elektrischen Maschinen gekoppelt sind, erhöht werden. Zusätzlich kann diese Anordnung des elektrischen Antriebssystems, falls erwünscht, Verbesserungen der Startfähigkeit, Steigfähigkeit und/oder des Fahrzeuggeschwindigkeitsbereichs erzielen. Die Kopplung der elektrischen Maschinen und Zahnradsätze an die Achse in der vorstehend genannten Anordnung kann die Komplexität des Systems im Vergleich zu Mehrganggetrieben reduzieren.
In einem anderen Beispiel kann die Achse ein Differential beinhalten und die Achsschnittstelle kann ein Differentialträger sein. Auf diese Weise können die Zahnradsätze dazu dienen, die Leistung direkt von den elektrischen Maschinen auf das Differential der Achse zu übertragen. Die Komplexität des Systems kann durch die direkte Drehmomentübertragung von den Zahnradsätzen auf das Differential weiter abnehmen.
Ferner kann in einem Beispiel das erste Übersetzungsverhältnis einer ersten Wirkungsgradkurve der ersten elektrischen Maschine und das zweite Übersetzungsverhältnis einer zweiten Wirkungsgradkurve der zweiten elektrischen Maschine entsprechen. In diesem Beispiel ist die erste Wirkungsgradkurve von der zweiten Wirkungsgradkurve verschieden. Auf diese Weise können die Übersetzungsverhältnisse der einzelnen Radsätze dem Wirkungsgrad der elektrischen Maschine entsprechen, an die sie angeschlossen sind, wodurch der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine erhöht wird.
Es ist zu verstehen, dass die vorstehende Zusammenfassung dazu dient, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie dient nicht dazu, Schlüssel- oder Hauptmerkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang durch die auf die detaillierte Beschreibung folgenden Ansprüche eindeutig definiert ist. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die alle vorstehend oder in einem Teil dieser Offenbarung erwähnten Nachteile lösen.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines elektrischen Antriebssystems.
2 zeigt ein Verfahren für den Betrieb eines elektrischen Antriebssystems.
3 zeigt eine graphische Darstellung der Steuerungsstrategie eines elektrischen Antriebssystems im Anwendungsfall.
4 zeigt Schaubilder des Wirkungsgrades der elektrischen Maschine in einem Antriebsmodus in einer Ausführungsform eines Anwendungsfalles.
5 zeigt Schaubilder des regenerativen Wirkungsgrades von elektrischen Maschinen in einem regenerativen Modus, in einer anderen Ausführungsform des Anwendungsfalles.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein elektrisches Antriebssystem mit mehreren elektrischen Maschinen, wie etwa Elektromotorgeneratoren, wird hierin beschrieben. Die elektrische Achsanordnung beinhaltet Getriebeuntersetzungen mit unterschiedlichen Übersetzungen, die an die elektrischen Maschinen gekoppelt sind. Die Getriebeuntersetzungen sind parallel an ein Differential oder eine andere geeignete Achsschnittstelle gekoppelt. Die Übersetzungen der Zahnradsätze können mit der Größe und/oder Konfiguration der elektrischen Maschine korrelieren, um den Wirkungsgrad der elektrischen Maschine zu erhöhen. Zur Verdeutlichung: In einem Beispiel können die Wirkungsgradkurven der elektrischen Maschinen variieren und die Übersetzungen der einzelnen Radsätze können mit den elektrischen Maschinen korrelieren. Auf diese Weise kann die Leistung gleichzeitig zwischen zwei oder mehreren elektrischen Maschinen und den Achsen übertragen werden, während die Maschinen innerhalb der gewünschten Wirkungsgradbereiche oder in der Nähe der Wirkungsgradsollwerte arbeiten, falls dies gewünscht wird. Aus dieser Anordnung des Antriebssystems und der Steuerstrategie lassen sich Gewinne in der Startfähigkeit, Steigfähigkeit und/oder im Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs ableiten. Ferner kann das Fahrzeug in einigen Ausführungsformen auf ein schaltbares Mehrganggetriebe verzichten. Der Verzicht auf das Mehrganggetriebe kann das Antriebssystem im Vergleich zu Mehrganggetrieben vereinfachen und gleichzeitig Wirkungsgradkompromisse vermindern (z. B. erhebliche Vermeidung von Wirkungsgradkompromissen). Die vereinfachte Systemkonstruktion kann, falls gewünscht, die Zuverlässigkeit der Fahrzeuge und die Wartungsintervalle erhöhen.
1 zeigt ein elektrisches Antriebssystem 10 in einem Fahrzeug 40. Das Fahrzeug 40 kann ein leichtes, mittleres oder schweres Nutzfahrzeug sein. Das Fahrzeug 40 kann ferner als Batterie-Elektrofahrzeug (BEV) konfiguriert werden, in einem Beispiel, oder als Hybridfahrzeug, in einem anderen Beispiel. Daher beinhaltet das elektrische Antriebssystem 10 in einer Ausführungsform eine erste elektrische Maschine 11, eine zweite elektrische Maschine 12, eine dritte elektrische Maschine 13 und eine vierte elektrische Maschine 14. Es ist zu beachten, dass das elektrische Antriebssystem 10 in einigen Ausführungsformen nur zwei oder drei elektrische Maschinen oder in anderen Ausführungsformen mehr als vier elektrische Maschinen beinhalten kann. Die elektrischen Maschinen können in einer Implementierung auf ein Fahrgestell 38 montiert werden. Bei anderen Implementierungen können die elektrischen Maschinen an eine Achsanordnung montiert sein, über eigene unabhängige Aufhängungen verfügen oder anderweitig an der Fahrzeugkarosserie montiert sein.
Die elektrischen Maschinen 11, 12, 13, 14 können so ausgelegt sein, dass sie in einem Antriebsmodus (z. B. Vorwärts- und/oder Rückwärtsmodus) und/oder in einem regenerativen Modus betrieben werden können. Bei den elektrischen Maschinen kann es sich daher bei einigen Implementierungen um Motor-Generatoren handeln. Es wurden sowohl Wechselstrom- (AC) als auch Gleichstrom-Motor-Generatoren (DC) für den Einsatz im System in Betracht gezogen. Im Antriebsmodus erzeugen die elektrischen Maschinen eine Drehleistung, die auf nachgeschaltete Komponenten übertragen werden kann, um das Fahrzeug in eine gewünschte Richtung anzutreiben. Im regenerativen Modus erzeugen die elektrischen Maschinen Bremsmoment und elektrische Energie, die an einen Energiespeicher 49 (z. B. Batterie, Kondensator und dergleichen) übertragen werden kann. Die elektrischen Maschinen können Komponenten, wie etwa Rotoren, Statoren, Magnete und/oder andere konventionelle Komponenten, beinhalten, um die vorstehend genannten Betriebsmodalitäten zu erfüllen.
In einer Ausführungsform kann die erste elektrische Maschine 11 eine erste Abtriebswelle 15 beinhalten. Die erste Kupplung 28 kann sich mit der ersten Abtriebswelle 15 koppeln. Die erste Kupplung 28 kann selektiv die Drehkupplung der ersten elektrischen Maschine 11 mit einem ersten Radsatz 16 steuern. So überträgt die Kupplung in einer eingerückten Konfiguration das Drehmoment zwischen der ersten elektrischen Maschine 11 und dem ersten Radsatz 16. Umgekehrt wird bei ausgerückter Kupplung die Drehmomentübertragung zwischen der ersten elektrischen Maschine 11 und dem ersten Radsatz 16 verhindert. Die Kupplung kann eine Kugelrampenkupplung, eine Reibungskupplung, eine Klauenkupplung usw. sein. Die erste Kupplung 28 und die anderen hierin beschriebenen Kupplungen können daher so konfiguriert werden, dass die Drehmomentübertragung zwischen der elektrischen Maschine und dem Radsatz, in einem Beispiel, kontinuierlich angepasst wird. So kann im Falle der Reibungskupplung die Kupplung beispielsweise je nach Betriebsbedingungen in eine Vielzahl von Eingriffspositionen gebracht werden. In anderen Beispielen können die Kupplungen jedoch in separaten Positionen betrieben werden. Im Falle der Klauenkupplung beispielsweise kann die Kupplung entweder ein- oder ausgerückt sein. In der Ausführungsform mit Klauenkupplung kann ein Synchronisiermechanismus zur Drehzahlanpassung während des Kupplungseingriffs vorgesehen sein. In anderen Beispielen kann jedoch die erste elektrische Maschine während des Einrückens der Klauenkupplung eine Drehzahlanpassung durchführen. Die anderen hierin beschriebenen Kupplungen können alle vorstehend genannten Kupplungstypen sein. In einem Beispiel kann jede der Kupplungen eine gemeinsame Konfiguration haben, was in einigen Fällen die Systemmontage vereinfachen und die Herstellungskosten senken kann. Die Kupplungen können zum Beispiel jeweils eine Reibungskupplung oder eine Klauenkupplung sein. Bei alternativen Systemimplementierungen kann das System zwei oder mehr Kupplungen unterschiedlichen Typs einsetzen.
Der erste Radsatz 16 kann zwei oder mehr einrückende Zahnräder beinhalten, die ein erstes Untersetzungsverhältnis aufweisen. Wie hierin beschrieben, kann der Zahneingriff bedeuten, dass zwischen entsprechenden Zahnrädern eine Verzahnung gebildet wird, der eine Drehmomentübertragung zwischen den Zahnrädern ermöglicht. Ein Zahnrad kann also, wie hierin beschrieben, eine Komponente mit einer Vielzahl von Zähnen sein. In der veranschaulichten Ausführungsform umfasst der erste Radsatz 16 drei Zahnräder 16A, 16B, 16C. Es sind jedoch Zahnradsätze mit wechselnder Anzahl von Zahnrädern vorgesehen. Zum Beispiel kann der Radsatz zwei Zahnräder oder mehr als drei Zahnräder beinhalten. In der dargestellten Ausführungsform rückt das erste Abtriebsrad 16C in das Zahnrad 16B ein, das in das Zahnrad 16A einrückt. Es können jedoch auch weitere Zahnradanordnungen in weiteren Ausführungsformen verwendet werden.
Die Zahnräder 16A, 16B und 16C können parallel angeordnet sein. Beispielsweise können die Drehachsen der Zahnräder gegeneinander versetzt sein. Bei dieser Parallelwellenanordnung verläuft also eine Leitung oder Ebene senkrecht durch die Drehachsen der einzelnen Zahnräder. Andere parallele Zahnradanordnungen, wie etwa Planetenradsätze mit Hohlrädern, Planetenrädern und Sonnenrädern wurden in Betracht gezogen. In der Ausführungsform des Planetenradsatzes kann das System eine größere Platzeffizienz erreichen, was die Fertigungskomplexität erhöhen kann. In einigen Ausführungsformen kann das erste Untersetzungsverhältnis 20:1 betragen. Das Verhältnis der ersten Getriebeuntersetzung sowie die anderen hierin beschriebenen Getriebeuntersetzungen können anhand von elektrischen Maschineneigenschaften, wie etwa Wirkungsgrad, Größe, regenerativem Wirkungsgrad, thermodynamischen Eigenschaften u. ä., Achs- und/oder Differentialcharakteristiken (z. B. Dimensionierung des Differentialgetriebes, Achsverpackung usw.), Fahrzeugleistungszielen und/oder Kombinationen davon ausgewählt werden. Wenn beispielsweise Motoren mit relativ höheren Drehzahlen verwendet werden, kann das Verhältnis der Getriebeuntersetzungen über die Radsätze zwischen 1:1 und 10:1 liegen, in einer alternativen Ausführungsform. Es wurde jedoch eine Vielzahl von geeigneten Übersetzungsverhältnissen in Betracht gezogen.
In einer Ausführungsform kann das erste Abtriebsrad 16C des ersten Radsatzes 16 an einen Träger 17 eines Differentials 44 gekoppelt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann das erste Abtriebsrad 16C an eine andere geeignete Achsschnittstelle gekoppelt werden, wie etwa an ein direkt an die Achswellen gekoppeltes Getriebe. So fungiert das erste Abtriebsrad 16C als Schnittstelle zu einer Schnittstelle der Achse, in der veranschaulichten Ausführungsform. Das Koppeln der ersten elektrischen Maschine mit dem Differential durch (z. B. direkt durch) den Radsatz kann eine platzsparende und zuverlässige Anordnung ermöglichen. Es versteht sich, dass die anderen hierin beschriebenen elektrischen Maschinen und Zahnradsätze entsprechend mehr Raumwirkungsgrad und Zuverlässigkeit erreichen können. Insbesondere kann in einem Beispiel das Koppeln der elektrischen Maschinen mit dem Differential über Zahnradsätze es dem Antriebssystem ermöglichen, auf ein Mehrganggetriebe zu verzichten und gleichzeitig Kompromisse in Bezug auf die Einstellbarkeit des Übersetzungsverhältnisses zu verringern oder zu vermeiden, falls gewünscht. Folglich kann die Kompaktheit und Zuverlässigkeit des Systems weiter erhöht werden. Die Steuerstrategien, die die Anpassungsfähigkeit des Systems in Bezug auf die Übersetzungsverhältnisse hervorheben, werden hierin im Hinblick auf die 2-5 ausführlicher beschrieben.
Um mit 1 fortzufahren, kann das erste Abtriebsrad 16C in einer Ausführungsform ein Hohlrad sein. So können sich die Zähne auf der Innenseite des Hohlrads mit den Außenzähnen eines Zahnrads des Differentials 44 oder einer anderen geeigneten Achsschnittstelle verzahnen. Das Hohlrad kann daher beispielsweise als innen-außenverzahntes Hohlrad ausgebildet sein. Diese Anordnung der Zahnradbefestigung ist möglicherweise platzsparender als andere Zahnradanordnungen. In weiteren Ausführungsformen kann das erste Abtriebsrad 16C jedoch ein Stirnrad-, Hypoid-, Spiralkegel-, Schrägstirnrad-, Doppelhypoid-, Doppelspiralkegel- oder Doppelschrägverzahnungszahnrad sein.
Der Differentialträger 17 kann als Teil einer Differentialanordnung vorgesehen sein. Die Differentialanordnung kann ferner ein Gehäuse, eine Vielzahl von Zahnrädern (z. B. Schrägstirnräder oder Seiten- und Stegzahnräder usw.) und dergleichen umfassen. So können die Zahnräder in einem Anwendungsfall eine Vielzahl von Schrägverzahnungen mit zur Drehachse der Achse parallelen Drehachsen beinhalten. In einem weiteren Anwendungsfallbeispiel können die Zahnräder des Differentials mindestens ein Seitenrad und mindestens ein Ritzelrad beinhalten, obwohl andere geeignete Konfigurationen in Betracht gezogen werden.
Innerhalb des Differentials 44 kann ein erstes Ende einer ersten Antriebsachswelle 18A mit einem der Seitenräder und ein zweites Ende einer zweiten Antriebsachswelle 18B mit einem anderen Seitenrad im Differential 44 verbunden werden. Jede Antriebsachswelle 18A, 18B erstreckt sich vom Differential zu einem der Antriebsräder 46A, 46B. In einer Ausführungsform kann jede Antriebsachswelle parallel zur ersten Abtriebswelle 15 angeordnet sein. Jede Antriebsachswelle ist um eine Drehachse 45 drehbar. Die Drehachse des ersten Abtriebsrades 16C kann mit den Drehachsen der Antriebsachswellen 18A, 18B ausgerichtet sein. Auf diese Weise kann das Antriebssystem eine kompakte Komponentenanordnung aufweisen.
Die zweite elektrische Maschine 12 kann mit einer zweiten Abtriebswelle 19 vorgesehen sein. In einigen Ausführungsformen können die erste Abtriebswelle 15 und die zweite Abtriebswelle 19 koaxial ausgerichtet sein. Die koaxiale elektrische Maschinenanordnung kann im Vergleich zu außeraxialen elektrischen Maschinenanordnungen eine ausgewogenere Gewichtsverteilung und eine effizientere kompakte Komponentenverpackung im System vorsehen. In weiteren Ausführungsformen können die erste Abtriebswelle 15 und die zweite Abtriebswelle 19 in einer parallelen Beziehung vorgesehen sein. Das Positionieren der elektrischen Maschine kann anhand von Fahrzeugverpackung, Gewichtsverteilung, Aufhängungskinematik und ähnlichem ausgewählt werden. Eine zweite Kupplung 30 kann mit der zweiten Abtriebswelle 19 gekoppelt werden. Die zweite Kupplung 30 kann selektiv die Drehmomentübertragung zwischen der zweiten elektrischen Maschine 12 und einem zweiten Radsatz 20 steuern. Die zweite Kupplung 30 kann jeder der zuvor beschriebenen Kupplungstypen sein.
Der zweite Radsatz 20 kann zwei oder mehr ineinander greifende Zahnräder 20A, 20B, 20C beinhalten, die ein zweites Untersetzungsverhältnis aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann das zweite Untersetzungsverhältnis 13:1 betragen. Das System kann jedoch auch andere geeignete Verhältnisse verwenden, die anhand der vorstehend genannten Faktoren bestimmt werden können.
In einer Ausführungsform kann ein zweites Abtriebsrad 20C an den Differentialträger 17 gekoppelt werden. Ferner kann in einer Ausführungsform das zweite Abtriebsrad 20C ein Hohlrad sein. In weiteren Ausführungsformen kann das zweite Abtriebsrad 20C ein Stirnrad-, Hypoid-, Spiralkegel-, Schrägstirnrad-, Doppelhypoid-, Doppelspiralkegel- oder Doppelschrägverzahnungszahnrad sein. In einem Beispiel kann jedes der Abtriebsräder in den Zahnradsätzen einem gemeinsamen Zahnradtyp angehören. Auf diese Weise kann das System eine größere Einfachheit realisieren, was sowohl die Zuverlässigkeit als auch die Herstellungs- und Reparaturwirkungsgrad erhöhen kann. In einem alternativen Beispiel können zwei oder mehr der Abtriebsräder von einem anderen Zahnradtyp sein, was die Herstellungskomplexität erhöhen kann.
Wie in 1 dargestellt, kann in einigen Ausführungsformen das zweite Abtriebsrad 20C vom ersten Abtriebsrad 16C beabstandet sein. Ferner kann in einer Ausführungsform ein Außendurchmesser 80 des ersten Abtriebsrads 16C größer sein als ein Außendurchmesser 82 des zweiten Abtriebsrads 20C. Das zweite Abtriebsrad 20C weist eine Drehachse 84 auf. Die Drehachse des zweiten Abtriebsrads 20C kann mit einer Drehachse 86 des ersten Abtriebsrads 16C ausgerichtet sein. Zur Verdeutlichung: Die Zahnräder des ersten Radsatzes 16 können parallel zu den Zahnrädern des zweiten Radsatzes 20 angeordnet sein. So liefern oder empfangen der erste und der zweite Radsatz das Drehmoment zum/vom Differential parallel, sind aber drehbar an verschiedenen elektrischen Maschinen gelagert.
In weiteren Ausführungsformen kann die dritte elektrische Maschine 13 mit einer dritten Abtriebswelle 21 vorgesehen sein. Eine dritte Kupplung 32 kann sich mit der dritten Abtriebswelle 21 koppeln. Die dritte Kupplung 32 kann selektiv die Trennfunktion der dritten elektrischen Maschine 13 steuern und kann einer der zuvor beschriebenen Kupplungstypen sein. Der dritte Radsatz 22 kann mehrfach einrückende Zahnräder 22A, 22B, 22C beinhalten, die ein drittes Untersetzungsverhältnis aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann das drittes Untersetzungsverhältnis 11:1 betragen. Es wurden jedoch auch andere geeignete Übersetzungsverhältnisse betrachtet.
In einer Ausführungsform kann der dritte Radsatz 22 ein drittes Abtriebsrad 22C beinhalten, das mit dem Differentialträger 17 gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen kann das dritte Abtriebsrad 22C ein Hohlrad sein. In weiteren Ausführungsformen kann das dritte Abtriebsrad 22C ein Stirnrad-, Hypoid-, Spiralkegel-, Schrägstirnrad-, Doppelhypoid-, Doppelspiralkegel- oder Doppelschrägverzahnungszahnrad sein.
In einigen Ausführungsformen kann das dritte Abtriebsrad 22C vom ersten Abtriebsrad 16C beabstandet sein. Ferner kann in einer Ausführungsform der Außendurchmesser 80 des ersten Abtriebsrads 16C größer sein als der Außendurchmesser 87 des dritten Abtriebsrads 22C. Das dritte Abtriebsrad 22C weist eine Drehachse 88 auf. Die Drehachse 88 des dritten Abtriebsrads 22C kann mit der Drehachse 86 des ersten Abtriebsrads 16C ausgerichtet sein. Wie dargestellt, sind die erste und zweite elektrische Maschine 11, 12 auf einer ersten Längsseite 47 des Differentials 44 und die zweite und dritte elektrische Maschine 13, 14 auf einer zweiten Längsseite 48 des Differentials gegenüber der ersten Seite angeordnet. Diese entgegengesetzte Maschinenanordnung kann den Wirkungsgrad der Systemverpackung erhöhen, wodurch die Anwendbarkeit des Systems, falls gewünscht, erweitert werden kann. Umgekehrt können Systemanordnungen mit den elektrischen Maschinen auf einer der Längsseiten des Differentials verwendet werden, was in einigen Ausführungsformen mindestens teilweise auf Ziele der Endverpackung, Ziele der Fahrzeuggewichtsverteilung usw. zurückzuführen ist.
In einer Ausführungsform kann die vierte elektrische Maschine 14 mit einer vierten Abtriebswelle 23 vorgesehen sein. In einigen Ausführungsformen können die vierte Abtriebswelle 23 und die dritte Abtriebswelle 21 koaxial ausgerichtet sein. In weiteren Ausführungsformen können die dritte Abtriebswelle 21 und die vierte Abtriebswelle 23 parallel angeordnet sein. Eine vierte Kupplung 34 kann mit der vierten Abtriebswelle 23 gekoppelt werden, die selektiv die Drehmomentübertragung zwischen der vierten elektrischen Maschine 14 und einem vierten Radsatz 24 steuern kann. Der vierte Radsatz 24 kann mehrere ineinander greifende Zahnräder 24A, 24B, 24C beinhalten, um ein viertes Untersetzungsverhältnis zu vorzusehen. In einigen Ausführungsformen kann das vierte Untersetzungsverhältnis 9:1 betragen, obwohl zahlreiche Verhältnisse möglich sind.
In einer Ausführungsform kann der vierte Radsatz 24 ein viertes Abtriebsrad 24C beinhalten, das mit dem Differentialträger 17 gekoppelt werden kann. In einigen Ausführungsformen kann das vierte Abtriebsrad 24C ein Hohlrad sein. Das vierte Abtriebsrad 24C kann in weiteren Ausführungsformen als Stirnrad, Hypoid-, Spiralkegel-, Schrägstirnrad-, Doppelhypoid-, Doppelspiralkegel- oder Doppelschrägverzahnungszahnrad sein.
In einer Ausführungsform kann das vierte Abtriebsrad 24C vom dritten Abtriebsrad 22C beabstandet sein. Ferner kann in einer Ausführungsform ein Außendurchmesser 87 des dritten Abtriebsrads 22C größer sein als ein Außendurchmesser 89 des vierten Abtriebsrads 24C. Das vierte Abtriebsrad 24C weist eine Drehachse 90 auf. Daher kann in einer Implementierung die Dimensionierung der Außendurchmesser der Abtriebsräder vom größten bis zum kleinsten wie folgt sein: erstes Abtriebsrad 16C, drittes Abtriebsrad 22C, zweites Abtriebsrad 20C und viertes Abtriebsrad 24C, obwohl zahlreiche Anordnungen der Zahnraddimensionierung möglich sind. Die Drehachse 90 des vierten Abtriebsrads 24C kann mit einer Drehachse 86 des ersten Abtriebsrads 16C ausgerichtet sein. In einer Ausführungsform kann eine Zapfwellenvorrichtung an eine der elektrischen Maschinen gekoppelt werden, um eine Hilfsvorrichtung anzutreiben. Die Anpassungsfähigkeit des Antriebssystems kann erweitert werden, wenn das System eine Zapfwellenvorrichtung verwendet.
Ferner kann das Differential 44 in einer Ausführungsform eine spiralförmige Differentialanordnung enthalten. Alternative Arten von Differentialen können in weiteren Ausführungsformen, wie etwa einem offenen Differential, einem Sperrdifferential usw., verwendet werden.
In einer Ausführungsform kann eine Faltenbalg-Dichtung 26 in der Nähe eines zentralen Bereichs des Differentialträgers 17 vorgesehen sein, um die Achswellen 18A, 18B miteinander zu koppeln und den Druckluftdurchfluss zu erleichtern. Darüber hinaus kann der Faltenbalg nach dem Zusammenbau Toleranzstapel absorbieren. Bei weiteren Ausführungsformen kann der Faltenbalg im System weggelassen werden, um die Systemkomplexität zu reduzieren, oder das System kann zusätzliche oder alternative Dichtungstypen einsetzen.
Ein Steuersystem 50 kann den elektrischen Maschinen Energie aus dem Energiespeicher 49 zuführen, um die Leistungsziele des Fahrzeugs zu erreichen. Allgemeiner ausgedrückt kann das in 1 dargestellte Steuersystem 50 mindestens eine Steuerung 51 mit mindestens einem Prozessor 52 und Speicher 53 zum Speichern von über den Prozessor ausführbaren Befehlen beinhalten. Die Steuerung 51 kann verschiedene Signale von Sensoren 54, die an verschiedenen Stellen im Fahrzeug 40 und im elektrischen Antriebssystem 10 positioniert sind, empfangen. Zu den Sensoren können Drehzahlsensoren 60 für elektrische Maschinen, ein Energiespeicher-Temperatursensor 62, ein Energiespeicher-Ladezustandsensor 64, Kupplungspositionssensoren 66, Raddrehzahlsensoren 68 und dergleichen gehören. Die Steuerung 51 kann Steuersignale an verschiedene Stellglieder 56 senden, die an verschiedenen Stellen im Fahrzeug 40 und/oder im Antriebssystem 10 positioniert sind. Zum Beispiel kann die Steuerung 51 Signale an ein Stellglied in der ersten elektrischen Maschine 11 senden, um die Drehzahl oder Drehrichtung der Abtriebswelle 15 der Maschine einzustellen. Die Steuerung 51 kann Befehle an die erste Kupplung 28 senden, um das Ein- und Ausrücken der Kupplung auszulösen. Somit können die anderen regelbaren Komponenten im elektrischen Antriebssystem 10 (z. B. die zweite elektrische Maschine 12, die dritte elektrische Maschine 13, die vierte elektrische Maschine 14, die Kupplungen 30, 32, 34 u.ä.) hinsichtlich der Befehlssignale und der Stellgliedeinstellung ähnlich funktionieren. Die Steuerung 51 kann sowohl Befehle an andere Fahrzeugkomponenten senden als auch Signale von den Komponenten empfangen, die den Zustand der Komponenten und andere Betriebsbedingungen anzeigen. Zum Beispiel kann die Steuerung 51 Eingaben von einer Eingabevorrichtung 58 empfangen, wie etwa von einem Gaspedal, einem Bremspedal, einem Wählhebel und dergleichen.
Insbesondere kann die Steuerung 51 in einem Beispiel während des Betriebs des elektrischen Antriebssystems 10 die elektrischen Maschinen 11, 12, 13, 14 so einstellen, dass die gewünschte Startfähigkeit, Steigfähigkeit, Drehzahlbereich (z. B. Höchstgeschwindigkeit) und/oder Wirkungsgradziele ohne den Einsatz eines potenziell kostspieligen und komplexen Mehrganggetriebes erreicht werden, falls gewünscht. Unter Verwendung mehrerer unterschiedlich großer elektrischer Maschinen, die über verschiedene Übersetzungsverhältnisse mit der Achse (z. B. Differential) verbunden sind, kann jedes Übersetzungsverhältnis auf Wunsch je nach Betriebsbedingungen selektiv abgeschaltet werden. Beispielsweise kann das System den Radsatz mit dem relativ hohen Zahlenverhältnis abschalten, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, um die Wahrscheinlichkeit eines Überdrehens der elektrischen Maschine zu verringern (z. B. zu vermeiden) oder um Wirkungsgradgewinne durch Verringerung der Verluste durch die Messeinrichtung zu erzielen. Die höheren numerischen Übersetzungsverhältnisse können im Vergleich zu einstufigen Getrieben den Wirkungsgrad und die Startfähigkeit bei niedrigen Geschwindigkeiten gewährleisten. In einem Anwendungsfallbeispiel kann das System vergleichsweise hohe Startfähigkeitsziele aufweisen. In einem solchen Beispiel kann das System jede der elektrischen Maschinen im Tandem betreiben. Anschließend, nachdem das Fahrzeug eine vorgegebene Geschwindigkeit erreicht hat (z. B. eine gewünschte höhere Geschwindigkeit), kann das System, falls gewünscht, den/die Radsatz/e mit dem/den höheren Übersetzungsverhältnis/en abschalten, um ein Überdrehen der elektrischen Maschinen zu vermeiden. Darüber hinaus kann die Steuerung 51 die elektrische Maschine je nach Betriebsbedingungen des Fahrzeugs zwischen Antriebs- und regenerativem Modus umschalten. Die Modalsteuerstrategien der Maschine werden hierin ausführlicher erörtert.
Ein Achsensystem 150 ist in 1 als Referenz vorgesehen. In einem Beispiel kann die z-Achse eine vertikale Achse, die x-Achse eine Querachse und/oder die y-Achse eine Längsachse sein. Die Achsen können in anderen Beispielen jedoch auch andere Ausrichtungen aufweisen.
2 zeigt ein Verfahren 200 für den Betrieb eines elektrischen Antriebssystems. Das Verfahren 200 kann über das elektrische Antriebssystem 10, veranschaulicht in 1, durchgeführt werden. In anderen Beispielen kann das Verfahren 200 durch andere geeignete elektrische Antriebssysteme implementiert werden. Die Schritte des Verfahrens 200 können als Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher einer Steuerung, wie etwa der in 1 gezeigten Steuerung 51, gespeichert und über einen Prozessor der Steuerung ausgeführt werden.
Bei 202 umfasst das Verfahren das Bestimmen der Betriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können u. a. Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeuglast, Drehzahl der elektrischen Maschine, Temperatur der elektrischen Maschine, Umgebungstemperatur, Gaspedalstellung, Bremspedalstellung und dergleichen umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Betriebsbedingungen können z. B. anhand von Sensoreingaben und/oder Modellierungsalgorithmen bestimmt werden.
Bei 204 bestimmt das Verfahren, ob ein Antriebs- oder ein regenerativer Betriebsmodus implementiert werden soll. Der Antriebsmodus kann ein Vorwärts- oder Rückwärtsmodus sein, bei dem eine oder mehrere der elektrischen Maschinen die Kraft auf die Antriebsräder übertragen. Im regenerativen Modus hingegen wird die Leistung von den Antriebsrädern auf eine oder mehrere der elektrischen Maschinen übertragen. Im regenerativen Modus wiederum erzeugen die elektrischen Maschinen elektrische Energie, die auf den Energiespeicher übertragen werden kann. Die Entscheidung, den Fahr- oder regenerativen Modus einzuleiten, kann anhand der Drosselklappenstellung, der Gaspedalstellung, der Bremspedalstellung, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeuglast und dergleichen erfolgen. Die Steuerstrategie des Antriebssystems kann verschiedene modale Eintrittsbedingungen verwenden, wie etwa Gaspedalstellung, Bremspedalstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeuglast, Temperatur der elektrischen Maschine und/oder Ladezustand des Energiespeichers. Beispielsweise kann das Antriebssystem in einer Implementierung den Antriebsmodus als Reaktion auf das Einkippen und den regenerativen Modus als Reaktion auf das Auskippen implementieren. Bei anderen Implementierungen kann das Antriebssystem als Reaktion auf das Auskippen und/oder das Niederdrücken des Bremspedals den regenerativen Modus einleiten. Bei zusätzlichen oder alternativen Implementierungen können Strategien der automatischen Drehzahlsteuerung (z. B. Tempomat) den Eintritt in den Antriebs- oder regenerativen Modus einleiten. Es sind jedoch zahlreiche Steuerstrategien möglich, die von den Endnutzungsdesignzielen beeinflusst werden können.
Wenn die Entscheidung getroffen wird, auf den Übergang zwischen oder in den Antriebs- oder regenerativen Modus zu verzichten oder diesen zu verzögern, wechselt das Verfahren zu 206. Bei 206 beinhaltet das Verfahren das Beibehalten der aktuellen Betriebsstrategie des elektrischen Antriebssystems. Beispielsweise kann das Antriebssystem in einem Zustand der Abschaltung, des regenerativen Modus oder des Antriebsmodus gehalten werden.
Wenn die Eingabebedingungen für den Antriebsmodus erfüllt sind, fährt das Verfahren mit 208 fort, wobei das Verfahren das Einleiten des Antriebsmodus im Antriebssystem beinhaltet. Das Einleiten des Antriebsmodus beinhaltet das Einstellen des Betriebs der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten elektrischen Maschine und der zugehörigen Kupplungen anhand der Wirkungsgradkurven der elektrischen Maschinen bei 210. Auf diese Weise können die elektrischen Maschinen und Kupplungen so gesteuert werden, dass die angestrebten Leistungsmerkmale der Fahrzeuge erreicht werden. Zum Beispiel kann jede der elektrischen Maschinen eine andere Wirkungsgradkurve aufweisen. Somit kann die elektrische Maschinensteuerung im Antriebsmodus unter Verwendung von Zielbetriebsdrehzahlbereichen auf den Wirkungsgradkurven durchgeführt werden. Aufgrund der unterschiedlichen Getriebeuntersetzungen, die mit jeder elektrischen Maschine gepaart sind, kann jede elektrische Maschine innerhalb oder in der Nähe eines gewünschten Drehzahlbereichs gehalten werden, während eine unterschiedliche Drehmomentmenge auf das Differential übertragen wird. Auf diese Weise kann das Antriebssystem, falls gewünscht, einen höheren Wirkungsgrad erreichen.
In einem Beispiel, wenn die Betriebsbedingungen eine der elektrischen Maschinen außerhalb des gewünschten Drehzahlbereichs verschieben, kann die elektrische Maschine getrennt und/oder die elektrischen Maschinen gemeinsam eingestellt werden, um die elektrische Maschine wieder in den gewünschten Bereich zu bringen. Die Steuerung des Betriebs der Kupplungen kann das Koordinieren des Ein- und Ausrückens der Kupplung zum Aktivieren und Deaktivieren einer entsprechenden elektrischen Maschine umfassen. Die Steuerung des Betriebs der elektrischen Maschinen kann ferner die gemeinsame Anpassung der Maschinendrehzahl beinhalten, um die angestrebten Leistungsmerkmale der Fahrzeuge zu erreichen. Zum Beispiel kann die Vielzahl von elektrischen Maschinen mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden, um die Fahrzeugbeschleunigung, -verzögerung, den Anfahrvorgang und andere Leistungsmerkmale zu beeinflussen. So kann es vorkommen, dass während bestimmter Perioden des Fahrbetriebs ein erster Satz der elektrischen Maschinen in Betrieb ist und ein zweiter Satz der elektrischen Maschinen deaktiviert wird. Während anderer Perioden des Fahrbetriebs kann jede der elektrischen Maschinen in Betrieb sein.
Wenn die Eintrittsbedingungen für den regenerativen Modus erfüllt sind, geht das Verfahren zu 212 über,
wobei das Verfahren das Einleiten eines regenerativen Betriebsmodus beinhaltet. Das Einleiten des regenerativen Betriebsmodus beinhaltet bei 214 den Einstellbetrieb der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten elektrischen Maschine und der zugehörigen Kupplung anhand der regenerativen Wirkungsgradkurven der elektrischen Maschinen. Beispielsweise können die elektrischen Maschinen jeweils eine unterschiedliche regenerative Wirkungsgradkurve aufweisen. Somit kann die elektrische Maschinensteuerung im regenerativen Modus unter Verwendung von Zielbetriebsdrehzahlbereichen auf den regenerativen Wirkungsgradkurven durchgeführt werden. Um eine Betriebsstrategie für einen regenerativen Modus zu erarbeiten, können ausgewählte Kupplungen eingerückt werden und die zugehörige elektrische Maschine kann die Bremsenergie in elektrische Energie umwandeln. So kann in einem Anwendungsfallbeispiel der Kupplungseingriff und/oder die Motorbremsung moduliert werden, um die eine oder mehrere elektrische Maschinen innerhalb des Zielbereichs auf der regenerativen Wirkungsgradkurve zu halten. Zum Beispiel kann ein erster Abschnitt der elektrischen Maschinen in einem regenerativen Modus betrieben werden, während ein anderer Abschnitt der elektrischen Maschinen mit den entsprechenden Kupplungen von den Zahnradsätzen ausgerückt werden kann, um die gewünschten Ziele für den regenerativen Modus zu erreichen. In einem weiteren Anwendungsfall kann jede der elektrischen Maschinen für eine ausgewählte Dauer im regenerativen Modus arbeiten, wenn ein höheres Bremsmoment erforderlich ist. Folglich kann der Wirkungsgrad des Antriebssystems weiter gesteigert werden, wenn dies gewünscht wird.
Die regenerativen Wirkungsgradkurven können sich von der Wirkungsgradkurve unterscheiden, die für die elektrische Maschinensteuerung im Antriebsmodus verwendet wird. Auf diese Weise kann die Steuerung der elektrischen Maschine auf die Betriebsart des Systems zugeschnitten werden, um den Wirkungsgrad der elektrischen Maschine und des Systems im Allgemeinen zu erhöhen.
3 zeigt eine schematische Darstellung 300 einer Anwendungsfall-Betriebsstrategie für ein elektrisches Antriebssystem. Insbesondere zeigt Diagramm 300 eine Reihe von Diagrammen 302, 304, 306 und 308, die die Betriebszustände („Aktiviert“ und „Deaktiviert“) der ersten, zweiten, dritten und vierten elektrischen Maschine anzeigen. Insbesondere werden die Betriebszustände der elektrischen Maschinen auf den Ordinaten angegeben. Im deaktivierten Zustand einer elektrischen Maschine können die Kupplungen, die mit den elektrischen Maschinen gekoppelt sind, ausgerückt werden, um eine Drehmomentübertragung zwischen der elektrischen Maschine und dem zugehörigen Radsatz zu verhindern. Umgekehrt können im aktivierten Zustand einer elektrischen Maschine die mit den elektrischen Maschinen gekoppelten Kupplungen eingerückt werden, um eine Drehmomentübertragung zwischen der elektrischen Maschine und dem zugehörigen Radsatz zu ermöglichen. Die Fahrzeuggeschwindigkeit ist auf der Ordinate von Grafik 310 angegeben. Die spezifischen Steuerschemata für die elektrischen Maschinen können in der Praxis nuancierter sein. Beispielsweise kann die Drehzahl der elektrischen Maschinen in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Betriebsbedingungen, wie etwa Pedalstellung, Ladezustand des Energiespeichers, Fahrzeuggeschwindigkeit, Temperatur der elektrischen Maschine und dergleichen granular angepasst werden. In jeder Grafik ist die Zeit auf der Abszisse angegeben, die von links nach rechts zunimmt. Die vertikale gestrichelte Linie bei t1 zeigt einen relativen Punkt von Interesse in der Zeit an.
Von t0 bis t1 werden die erste, zweite, dritte und vierte elektrische Maschine aktiviert und liefern über das Differential oder eine andere geeignete Achsschnittstelle Leistung an die Antriebsräder. So können während der Aktivierung der elektrischen Maschine die zugehörigen Kupplungen eingerückt werden. Auf diese Weise können die elektrischen Maschinen gemeinsam betrieben werden, um das Fahrzeug schnell auf eine gewünschte Geschwindigkeit zu bringen, was die Zufriedenheit des Bedieners erhöhen kann. Anders ausgedrückt: Die elektrischen Maschinen können Leistung an das Differential übertragen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert liegt.
Bei t1 überschreitet die Fahrzeuggeschwindigkeit einen Schwellenwert von 312 (z. B. Sollwert wie 30 Stundenkilometer (km/h), 40 km/h, 50 km/h usw.). Der Schwellenwert 312 kann z. B. mit der Pedalstellung oder einem Tempomat-Eingang korrelieren. Die erste und dritte elektrische Maschine können deaktiviert werden, wenn die Drehzahlschwelle überschritten wird. Anders ausgedrückt kann die Kraftübertragung von den elektrischen Maschinen auf das Differential unterbrochen werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den Schwellenwert überschreitet. Aus dieser Deaktivierung können sich Wirkungsgradsteigerungen des Systems ergeben, was die Reichweite der Fahrzeuge erhöht.
4 zeigt ein Diagramm 400, das beispielhafte Wirkungsgradkurven elektrischer Maschinen zeigt. Wie hierin beschrieben, bedeutet „beispielhaft“ nicht irgendeine Art von Präferenz, sondern zeigt vielmehr eine von vielen möglichen Facetten des hierin beschriebenen Systems und der hierin beschriebenen Verfahren auf. Die Wirkungsgradkurven können in jeder der hierin beschriebenen Steuerstrategien für den Antriebsmodus einer elektrischen Maschine eingesetzt werden. Somit können die Wirkungsgradkurven den vorstehend beschriebenen elektrischen Maschinen in Bezug auf 1, 2 und/oder 3 oder anderen geeigneten elektrischen Maschinen entsprechen. Es versteht sich, dass die Wirkungsgradkurven lediglich als Beispiele für mögliche Wirkungsgradgrafiken dienen. Daher können die Wirkungsgradkurven elektrischer Maschinen aufgrund einer Vielzahl von elektrischen Maschineneigenschaften, wie etwa Maschinengröße, Maschinentyp, thermodynamische Eigenschaften der Maschine und dergleichen, variieren. In jeder Grafik wird der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine in einem Antriebsmodus auf der Ordinate angezeigt, die von unten nach oben ansteigt. Ferner ist in jeder Grafik die Drehzahl auf der Abszisse angegeben, die von links nach rechts zunimmt.
Grafik 402 zeigt eine Wirkungsgradkurve der ersten elektrischen Maschine und Grafik 404 zeigt eine Wirkungsgradkurve der dritten elektrischen Maschine. Grafik 406 zeigt eine Wirkungsgradkurve der zweiten elektrischen Maschine und Grafik 408 zeigt eine Wirkungsgradkurve der vierten elektrischen Maschine. Elektrische Maschinensteuerungen können so gesteuert werden, dass die Maschinendrehzahl in einem Zielbereich gehalten wird, um den Wirkungsgrad der elektrischen Maschine über einem Schwellenwert (z. B. 70 % Wirkungsgrad, 75 % Wirkungsgrad, 80 % Wirkungsgrad usw.) oder in einigen Steuerungen innerhalb eines gewünschten Bereichs (z. B. 70 % - 95 % Wirkungsgrad, 75 % - 98 % Wirkungsgrad, 80 % - 90 % Wirkungsgrad usw.) zu halten. In einem bestimmten Beispiel kann jede der betriebsbereiten elektrischen Maschinen in einem angestrebten Wirkungsgradbereich betrieben werden. In anderen Beispielen kann ein Abschnitt der betriebsbereiten elektrischen Maschinen im angestrebten Wirkungsgradbereich betrieben werden. Diese elektrische Maschinendrehzahl-Steuerstrategie beeinflusst konstruktiv verschiedene Facetten der Fahrzeugleistung, wie etwa Startfähigkeit, Steigfähigkeit und/oder Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich. Auf diese Weise können eine oder mehrere der vorstehend genannten Leistungsmerkmale des Fahrzeugs aufgrund des konstruktiven Einflusses der Steuerstrategie erhöht werden, wenn dies gewünscht wird. Ein Erhöhen der Leistungsmerkmale des Fahrzeugs kann die Attraktivität für den Kunden erhöhen.
5 zeigt ein Diagramm 500, das beispielhafte regenerative Wirkungsgradkurven zeigt. Die regenerativen Wirkungsgradkurven zeigen die Energierückgewinnungswirkungsgrade der elektrischen Maschinen an, denen sie entsprechen. Die regenerativen Wirkungsgradkurven können in Steuerstrategien für den regenerativen Modus von elektrischen Maschinen verwendet werden. Somit können die regenerativen Wirkungsgradkurven den vorstehend beschriebenen elektrischen Maschinen in Bezug auf 1, 2 und/oder 3 oder anderen geeigneten elektrischen Maschinen entsprechen. In jedem Diagramm wird der regenerative Wirkungsgrad der Maschine auf der Ordinate angegeben, die von unten nach oben zunimmt. Ferner ist in jeder Grafik die Drehzahl auf der Abszisse angegeben, die von links nach rechts zunimmt.
Grafik 502 bezeichnet eine regenerative Wirkungsgradkurve der ersten elektrischen Maschine, und Grafik 504 bezeichnet eine regenerative Wirkungsgradkurve der dritten elektrischen Maschine. Grafik 506 bezeichnet eine regenerative Wirkungsgradkurve der zweiten elektrischen Maschine, und Grafik 508 bezeichnet eine regenerative Wirkungsgradkurve der vierten elektrischen Maschine. Die Steuerung der elektrischen Maschine kann während des regenerativen Betriebs so gesteuert werden, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine in einem gewünschten Bereich gehalten werden kann, um den regenerativen Wirkungsgrad der Maschine über einem gewünschten Wert (z. B. 70 % Umwandlungswirkungsgrad, 80 % Umwandlungswirkungsgrad, 90 % Umwandlungswirkungsgrad usw.) oder innerhalb eines Zielbereichs (z. B. 70 % - 95 % Umwandlungswirkungsgrad, 60 % - 90 % Umwandlungswirkungsgrad, 80 % - 95 % Umwandlungswirkungsgrad usw.) zu halten. Diese regenerative Steuerstrategie kann in einer oder mehreren der elektrischen Maschinen und in einigen Fällen in jeder der in Betrieb befindlichen elektrischen Maschinen implementiert werden.
Die technische Wirkung des hierin beschriebenen elektrischen Antriebssystems und des Steuerverfahrens besteht darin, den Systemwirkungsgrad, die Einfachheit und/oder Langlebigkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit einer Verschlechterung der Komponenten zu verringern. Facetten der Fahrzeugleistung, wie etwa Startfähigkeit, Steigfähigkeit und/oder Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich können durch die Verwendung des elektrischen Antriebssystems und die hierin beschriebene Verfahren zum Betrieb des Systems erhöht werden.
1 zeigt beispielhafte Konfigurationen mit relativer Positionierung der verschiedenen Komponenten. Wenn gezeigt wird, dass diese Elemente einander direkt in Kontakt oder direkt gekoppelt sind, können sie zumindest in einem Beispiel als direkt berührend oder direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander angrenzend oder benachbart gezeigt werden, zumindest in einem Beispiel aneinander angrenzend oder benachbart sein. Als Beispiel können Komponenten, die in direktem Kontakt miteinander liegen, als in direktem Kontakt bezeichnet werden. Als weiteres Beispiel können in mindestens einem Beispiel Elemente, die voneinander getrennt sind und zwischen denen nur ein Zwischenraum und keine anderen Komponenten liegen, als solche bezeichnet werden. Als ein weiteres Beispiel können Elemente, die oben/unten, auf gegenüberliegenden Seiten oder links/rechts voneinander dargestellt sind, relativ zueinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, in mindestens einem Beispiel ein oberstes Element oder ein Punkt eines Elements als „oberhalb“ der Komponente und ein unterstes Element oder ein Punkt des Elements als „unterhalb“ der Komponente bezeichnet werden. Wie hierin verwendet, können oberhalb/unterhalb, über/unter, oben/unten, relativ zu einer vertikalen Achse der Figuren sein und zur Beschreibung des Positionierens von Elementen der Figuren relativ zueinander verwendet werden. So sind in einem Beispiel die über anderen Elementen gezeigten Elemente vertikal über den anderen Elementen positioniert. Ein weiteres Beispiel sind die Formen der in den Figuren dargestellten Elemente (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gebogen, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen). Zusätzlich können in einem Beispiel Elemente, die koaxial zueinander liegen, als solche bezeichnet werden. Ferner können die dargestellten Elemente, die sich überschneiden, in mindestens einem Beispiel als sich überschneidende Elemente oder als einander überschneidende Elemente bezeichnet werden. Ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt wird, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden. In anderen Beispielen können gegeneinander versetzte Elemente als solche bezeichnet werden.
Die Erfindung wird in den folgenden Abschnitten näher beschrieben. In einem Aspekt ist ein elektrisches Antriebssystem vorgesehen, das eine erste elektrische Maschine umfasst, die mit einem ersten Radsatz mit einem ersten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist; eine zweite elektrische Maschine, die mit einem zweiten Radsatz mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist, das sich von dem ersten Übersetzungsverhältnis unterscheidet; und eine Achse, die eine Achsschnittstelle beinhaltet; wobei mindestens ein erstes Abtriebsrad des ersten Radsatzes und ein zweites Abtriebsrad des zweiten Radsatzes parallel an die Achsschnittstelle gekoppelt sind.
In einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebssystems vorgesehen, wobei das Verfahren das Verwalten der Einstellung einer ersten elektrischen Maschine, einer ersten Kupplung, einer zweiten elektrischen Maschine und einer zweiten Kupplung anhand von Betriebswirkungsgraden der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine umfasst, wobei das elektrische Antriebssystem umfasst: die erste elektrische Maschine, die mit einem ersten Radsatz mit einem ersten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist; die zweite elektrische Maschine, die mit einem zweiten Radsatz mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist, das sich von dem ersten Übersetzungsverhältnis unterscheidet; die erste Kupplung, die mit der ersten elektrischen Maschine und dem ersten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist; und die zweite Kupplung, die mit der zweiten elektrischen Maschine und dem zweiten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist; und eine Achse mit einem Differential, das mit mindestens einem ersten Abtriebsrad des ersten Radsatzes und einem zweiten Abtriebsrad des zweiten Radsatzes gekoppelt ist. In einem Beispiel kann das Verfahren ferner das Übertragen von Leistung an das Differential von der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine umfassen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert liegt; und das Unterbrechen der Leistungsübertragung an das Differential von der ersten elektrischen Maschine oder der zweiten elektrischen Maschine, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den Schwellenwert überschreitet. In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren ferner, während das elektrische Antriebssystem in einem regenerativen Modus arbeitet, die Steuerung der Einstellung der ersten und zweiten Kupplung und der ersten und zweiten elektrischen Maschine anhand von Energierückgewinnungswirkungsgraden der ersten und zweiten elektrischen Maschine umfassen; wobei die Energierückgewinnungswirkungsgrade sich von den Betriebswirkungsgraden der ersten und zweiten elektrischen Maschine unterscheiden.
In einem weiteren Aspekt ist ein elektrisches Achssystem vorgesehen, das einen ersten Elektromotor-Generator umfasst, der mit einem ersten Radsatz mit einem ersten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist; einen zweiten Elektromotor-Generator umfasst, der mit einem zweiten Radsatz mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist, das sich von dem ersten Übersetzungsverhältnis unterscheidet; ein Achsdifferential mit einem Differentialträger, der parallel zu mindestens einem ersten Abtriebsrad des ersten Radsatzes und einem zweiten Abtriebsrad des zweiten Radsatzes gekoppelt ist; eine erste Kupplung, die mit dem ersten Elektromotor-Generator und dem ersten Radsatz gekoppelt ist; und eine zweite Kupplung, die mit dem zweiten Elektromotor-Generator und dem zweiten Radsatz gekoppelt ist.
Bei jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann die Achse ein Differential beinhalten, wobei die Achsschnittstelle ein Differentialträger ist.
Bei jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann die erste elektrische Maschine ein erster Elektromotor-Generator und die zweite elektrische Maschine ein zweiter Elektromotor-Generator sein.
Bei jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das erste Übersetzungsverhältnis einer ersten Wirkungsgradkurve des ersten Elektromotor-Generators entsprechen; und das zweite Übersetzungsverhältnis kann einer zweiten Wirkungsgradkurve des zweiten Elektromotor-Generators entsprechen; die erste Wirkungsgradkurve kann sich von der zweiten Wirkungsgradkurve unterscheiden.
Bei jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das elektrische Antriebssystem ferner eine erste Kupplung, die mit der ersten elektrischen Maschine und dem ersten Radsatz gekoppelt ist, und eine zweite Kupplung, die mit der zweiten elektrischen Maschine und dem zweiten Radsatz gekoppelt ist, umfassen.
Bei jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das elektrische Antriebssystem ferner eine Steuerung umfassen, die ausführbare Befehle beinhaltet, die in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert sind und die während des Betriebs des elektrischen Antriebssystems in einem Antriebsmodus bewirken, dass die Steuerung: die Einstellung der ersten und zweiten Kupplung und der ersten und zweiten elektrischen Maschine anhand von Betriebswirkungsgraden der ersten und zweiten elektrischen Maschine verwaltet; wobei die Betriebswirkungsgrade der ersten und zweiten elektrischen Maschine unterschiedlich sein können.
Bei jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann die Steuerung ausführbare Befehle beinhalten, die in dem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert sind und die die Steuerung während des Betriebs des elektrischen Antriebssystems in einem regenerativen Modus veranlassen zum: Verwalten der Einstellung der ersten und zweiten Kupplung und der ersten und zweiten elektrischen Maschine anhand der Energierückgewinnungswirkungsgrade der ersten und zweiten elektrischen Maschine; die Energierückgewinnungswirkungsgrade können sich von den Betriebswirkungsgraden der ersten und zweiten elektrischen Maschine unterscheiden.
Bei jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Verwalten der Einstellung der ersten und zweiten Kupplung das Einrücken oder Aufrechterhalten des Einrückens der ersten und zweiten Kupplung beinhalten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert liegt, und das Ausrücken mindestens einer der ersten und zweiten Kupplung, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den Schwellenwert überschreitet.
Bei jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das elektrische Achssystem ferner eine Steuerung beinhalten, die Folgendes beinhalten kann: ausführbare Befehle, die in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert sind und die die Steuerung während eines ersten Betriebszustands veranlassen zum: Verwalten der Einstellung der ersten und der zweiten Kupplung und des ersten und des zweiten Elektromotor-Generators anhand von Betriebswirkungsgraden des ersten und des zweiten Elektromotor-Generators; wobei die Betriebswirkungsgrade des ersten und des zweiten Elektromotor-Generators unterschiedlich sind; und ausführbare Befehle, die in dem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert sind und die die Steuerung während eines zweiten Betriebszustands veranlassen: Variieren der Einstellung der ersten und der zweiten Kupplung und des ersten und des zweiten Elektromotor-Generators anhand von Energierückgewinnungswirkungsgraden des ersten und des zweiten Elektromotor-Generators.
Bei jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das elektrische Achssystem ferner eine Steuerung umfassen, die Folgendes beinhalten kann: ausführbare Befehle, die in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert sind und die die Steuerung während eines Betriebszustands veranlassen zum: Trennen des ersten Elektromotor-Generators oder des zweiten Elektromotor-Generators durch Betätigung der ersten Kupplung oder der zweiten Kupplung anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Bei jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das elektrische Achssystem ferner einen dritten Elektromotor-Generator umfassen, der mit einem dritten Radsatz mit einem dritten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist; einen vierten Elektromotor-Generator, der mit einem vierten Radsatz mit einem vierten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist; eine dritte Kupplung, die mit dem dritten Elektromotor-Generator und dem dritten Radsatz gekoppelt ist; und eine vierte Kupplung, die mit dem vierten Elektromotor-Generator und dem vierten Radsatz gekoppelt ist; wobei die ersten, zweiten, dritten und vierten Übersetzungsverhältnisse nicht gleichwertig sein können; und wobei der Differentialträger mit mindestens einem dritten Abtriebsrad des dritten Radsatzes und einem vierten Abtriebsrad des vierten Radsatzes gekoppelt sein kann.
Bei jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte können der erste Radsatz und der zweite Radsatz jeweils ein parallelachsiger Radsatz sein.
Bei jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das elektrische Achssystem ferner eine Steuerung umfassen, die Folgendes beinhaltet: ausführbare Befehle, die in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert sind und die die Steuerung während eines Betriebszustands veranlassen: zum Trennen den ersten oder zweiten Elektromotor-Generator durch Betätigen der ersten oder zweiten Kupplung anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Bei jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das elektrische Achssystem ferner einen dritten Elektromotor-Generator umfassen, der mit einem dritten Radsatz mit einem dritten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist; einen vierten Elektromotor-Generator, der mit einem vierten Radsatz mit einem vierten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist; eine dritte Kupplung, die mit dem dritten Elektromotor-Generator und dem dritten Radsatz gekoppelt ist; und eine vierte Kupplung, die mit dem vierten Elektromotor-Generator und dem vierten Radsatz gekoppelt ist; wobei die ersten, zweiten, dritten und vierten Übersetzungsverhältnisse nicht gleichwertig sind; wobei der Differentialträger mit mindestens einem dritten Abtriebsrad des dritten Radsatzes und einem vierten Abtriebsrad des vierten Radsatzes gekoppelt sein kann; und wobei der dritte Elektromotor-Generator koaxial mit dem vierten Motor-Generator angeordnet sein kann.
Bei jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte können der erste und der zweite Radsatz jeweils eine Vielzahl von Schrägverzahnungen beinhalten.
Bei jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte können der erste und der zweite Radsatz Planetenradsätze sein.
In einer anderen Darstellung ist ein Fahrzeugantriebsstrang vorgesehen, der vier Motoren beinhaltet, die über vier ungleich große Zahnräder mit einem Differentialgehäuse gekoppelt sind, wobei die Drehachsen des Differentialgehäuses und der vier Zahnräder koaxial sind, wobei die vier Motoren jeweils eine unterschiedliche Betriebswirkungsgradkurve aufweisen.
Es ist zu beachten, dass die hierin beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Antriebsstrang- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Befehle in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert werden und können vom Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Stellgliedern und anderer Fahrzeughardware ausgeführt werden. Ferner können Abschnitte des Verfahrens physikalische Aktionen sein, die ergriffen werden, um den Zustand einer Vorrichtung zu ändern. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus einer Vielzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen. Als solche können verschiedene Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge, parallel oder in einigen Fällen auch unterlassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge des Verarbeitens nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Beispiele zu erreichen, sondern dient der einfachen Veranschaulichung und Beschreibung. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können je nach der jeweils verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Aktionen, Abläufe und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nicht-flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Fahrzeugsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführen der Befehle in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Fahrzeug-Hardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet. Einer oder mehrere der hierin beschriebenen Verfahrensschritte können auf Wunsch weggelassen werden.
Die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen sind exemplarischer Natur, und diese konkreten Beispiele sind nicht in einem einschränkenden Sinne zu betrachten sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehend genannte Technologie auf Antriebsstränge angewendet werden, die verschiedene Arten von Antriebsquellen einschließlich verschiedener Arten von elektrischen Maschinen und Getrieben beinhalten. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden.
Wie hierin verwendet, bedeutet „im Wesentlichen“ plus oder minus fünf Prozent des Bereichs, sofern nicht anders angegeben.
Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren können verschiedene alternative Ausrichtungen und Schrittfolgen annehmen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Es ist auch zu verstehen, dass die in den beigefügten Zeichnungen dargestellten und in der vorstehenden Patentschriften beschriebenen Anordnungen, Vorrichtungen und Verfahren lediglich beispielhafte Ausführungsformen sind. Daher sind spezifische Abmessungen, Richtungen oder andere physikalische Eigenschaften in Bezug auf die offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
Die vorstehende Beschreibung wird nur zur Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung betrachtet. Da außerdem zahlreiche Abwandlungen und Änderungen für Fachleute leicht möglich sind, ist es nicht erwünscht, die Erfindung auf die genaue Konstruktion und die hierin gezeigten und beschriebenen Verfahren zu beschränken. Dementsprechend können alle geeigneten Abwandlungen und Äquivalente als in den Anwendungsbereich der Erfindung fallend betrachtet werden, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert sind.
Die folgenden Ansprüche weisen insbesondere auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neuartig und nicht naheliegend angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie das Beinhalten eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen, wobei zwei oder mehrere solcher Elemente weder vorgeschrieben noch ausgeschlossen werden dürfen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden.
Solche Ansprüche, unabhängig davon, ob sie weiter gefasst, enger gefasst, gleichwertig oder vom Umfang her anders als die ursprünglichen Ansprüche sind, gelten ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62898274 [0001]
US 2009/0152030 A1 [0004]

Claims

Elektrisches Antriebssystem (10), umfassend: eine erste elektrische Maschine (11), die mit einem ersten Radsatz (16) mit einem ersten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist; eine zweite elektrische Maschine (12), die mit einem zweiten Radsatz (20) mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist, das sich von dem ersten Übersetzungsverhältnis unterscheidet; und eine Achse einschließlich einer Achsschnittstelle; wobei mindestens ein erstes Abtriebsrad (16C) des ersten Radsatzes (16) und ein zweites Abtriebsrad (20C) des zweiten Radsatzes (20) parallel an die Achsschnittstelle gekoppelt sind.
Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Achse ein Differential (44) beinhaltet und wobei die Achsschnittstelle ein Differentialträger (17) ist.
Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste elektrische Maschine (11) ein erster Elektromotor-Generator und die zweite elektrische Maschine (12) ein zweiter Elektromotor-Generator ist.
Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 3, wobei: das erste Übersetzungsverhältnis einer ersten Wirkungsgradkurve des ersten Elektromotor-Generators entspricht; das zweite Übersetzungsverhältnis einer zweiten Wirkungsgradkurve des zweiten Elektromotor-Generators entspricht; und die erste Wirkungsgradkurve sich von der zweiten Wirkungsgradkurve unterscheidet.
Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: eine erste Kupplung (28), die mit der ersten elektrischen Maschine (11) und dem ersten Radsatz (16) gekoppelt ist; eine zweite Kupplung (30), die mit der zweiten elektrischen Maschine (12) und dem zweiten Radsatz (20) gekoppelt ist; und/oder eine Steuerung (51) mit ausführbaren Befehlen, die in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert sind und die während des Betriebs des elektrischen Antriebssystems (10) in einem Antriebsmodus die Steuerung (51) veranlassen zum: Verwalten der Einstellung der ersten und zweiten Kupplung (28, 30) und der ersten und zweiten elektrischen Maschine (11, 12) anhand des Betriebswirkungsgrades der ersten und zweiten elektrischen Maschine (11, 12); wobei der Betriebswirkungsgrad der ersten und zweiten elektrischen Maschine (11, 12) unterschiedlich ist.
Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 5, wobei die Steuerung (51) ausführbare Befehle beinhaltet, die in dem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert sind und die während des Betriebs des elektrischen Antriebssystems (10) in einem regenerativen Modus die Steuerung (51) veranlassen zum: Verwalten der Einstellung der ersten und zweiten Kupplung (28, 30) und der ersten und zweiten elektrischen Maschine (11, 12) anhand der Energierückgewinnungswirkungsgrade der ersten und zweiten elektrischen Maschine (11, 12); wobei die Energierückgewinnungswirkungsgrade sich von den Betriebswirkungsgraden der ersten und zweiten elektrischen Maschinen (11, 12) unterscheiden.
Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Verwalten der Einstellung der ersten und zweiten Kupplung (28, 30) das Einrücken oder Aufrechterhalten des Einrückens der ersten und zweiten Kupplung (28, 30) umfasst, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als ein Schwellenwert ist, und das Ausrücken mindestens einer der ersten und zweiten Kupplung (28, 30) umfasst, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den Schwellenwert überschreitet.
Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, ferner umfassend: eine dritte elektrische Maschine (13), die mit einem dritten Radsatz (22) mit einem dritten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist; eine vierte elektrische Maschine (14), die mit einem vierten Radsatz (24) mit einem vierten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist; eine dritte Kupplung (32), die mit der dritten elektrischen Maschine (13) und dem dritten Radsatz (22) gekoppelt ist; und eine vierte Kupplung (34), die mit der vierten elektrischen Maschine (14) und dem vierten Radsatz (24) gekoppelt ist; wobei das erste, zweite, dritte und vierte Übersetzungsverhältnis nicht äquivalent sind; wobei die Achsschnittstelle mit mindestens einem dritten Abtriebsrad (22C) des dritten Radsatzes (22) und einem vierten Abtriebsrad (24C) des vierten Radsatzes (24) gekoppelt ist; und wobei die dritte elektrische Maschine (13) koaxial mit der vierten elektrischen Maschine (14) angeordnet ist.
Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste und der zweite Radsatz (16, 20) jeweils eine Vielzahl von Schrägverzahnungen beinhalten.
Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der erste und zweite Radsatz (16, 20) Planetenradsätze sind.