WO2023217504A1 - Electric drive system for a motor vehicle, and method for operating such an electric drive system - Google Patents

Electric drive system for a motor vehicle, and method for operating such an electric drive system Download PDF

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WO2023217504A1
WO2023217504A1 PCT/EP2023/060179 EP2023060179W WO2023217504A1 WO 2023217504 A1 WO2023217504 A1 WO 2023217504A1 EP 2023060179 W EP2023060179 W EP 2023060179W WO 2023217504 A1 WO2023217504 A1 WO 2023217504A1
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rotor
drive system
planet gears
switching element
torque
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PCT/EP2023/060179
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Peter Hahn
Carsten Gitt
Tobias Schilder
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Mercedes-Benz Group AG
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Definitions

  • the invention relates to an electric drive system for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention further relates to a method for operating such an electric drive system.
  • the US 9 494218 B2 is an engine for driving two driven parts as known to drive a vehicle. Furthermore, DE 10 2019 107 538 A1 discloses a torque distribution transmission, with a first drive shaft, which is connected in a rotationally fixed manner to a first sun gear of a spur gear differential.
  • the object of the present invention is to create an electric drive system and a method for operating such an electric drive system, so that a particularly compact design of the drive system and a particularly advantageous drive can be realized.
  • a first aspect of the invention relates to an electric drive system, also referred to as an electric drive device or designed as an electric drive device, for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle and especially for a passenger car.
  • an electric drive system also referred to as an electric drive device or designed as an electric drive device
  • the motor vehicle in its fully manufactured state has the electric drive system and is driven electrically, in particular purely electrically, by means of the electric drive system can be.
  • the motor vehicle in its fully manufactured state, has at least or exactly two axles, also referred to as vehicle axles, which are arranged one after the other in the longitudinal direction of the vehicle and thus one behind the other.
  • the respective axle of the motor vehicle also referred to as a vehicle, has at least or exactly two vehicle wheels, also referred to as wheels, with, for example, the vehicle wheels of the respective axle being arranged on sides of the motor vehicle that are opposite one another in the transverse direction of the vehicle.
  • the vehicle wheels of at least one of the axles or both axles can be driven, whereby the motor vehicle as a whole can be driven.
  • the vehicle wheels are ground contact elements via which the motor vehicle can be supported or supported downwards on a ground in the vertical direction of the vehicle. If the motor vehicle is driven along the ground while the motor vehicle is supported on the ground in the vertical direction of the vehicle downwards via the ground contact elements, the ground contact elements roll, in particular directly, on the ground.
  • the vehicle wheels that can be driven by the electric drive system are also referred to as drivable wheels or driven wheels. When we talk about the vehicle wheels or the wheels below, this refers to the vehicle wheels that can be driven by the electric drive system, unless otherwise stated.
  • the electric drive system has a first electric machine which has a first rotor.
  • the first electrical machine has a first stator, by means of which, for example, the first rotor can be driven and thereby rotatable about a first machine axis of rotation relative to the first rotor.
  • the first electric machine can provide first drive torques for driving the vehicle wheels and thus the motor vehicle via the first rotor.
  • the electric drive system also has a second electric machine with a second rotor.
  • the second electrical machine has a second stator, by means of which, for example, the second rotor can be driven and thereby rotated about a second machine axis of rotation relative to the second stator.
  • the second electric machine can provide second drive torque via its second rotor, by means of which the vehicle wheels and thus the motor vehicle can be driven.
  • the machine axes of rotation run parallel to one another, and the machine axes of rotation can, for example, be spaced apart from one another.
  • the machine axes of rotation coincide, so that the electrical machines can, for example, be arranged coaxially with one another.
  • the electric machine also has a coupling gear, which has two output shafts, namely a first output shaft and a second output shaft.
  • the output shafts are designed to transfer output torques from the coupling gear.
  • the coupling gear can provide the output torque via its output shafts.
  • the first output shaft is designed to discharge the first of the output torques from the coupling gear
  • the second output shaft for example, being designed to discharge the second of the output torques from the coupling gear.
  • the respective first output torque and/or the respective second output torque result from the respective first drive torque and/or from the respective second drive torque.
  • the linkage also has a first planetary gear set, which has a first element, a second element and a third element.
  • the second element is, in particular permanently, connected in a rotationally fixed manner to the second output shaft.
  • the third element is, in particular permanently, connected in a rotationally fixed manner to the first output shaft.
  • the linkage also includes a second planetary gear set having a fourth element, a fifth element and a sixth element.
  • the fifth element is, in particular permanently, connected to the second element in a rotationally fixed manner.
  • the first element, the second element and the third element are gear elements of the first planetary gear set or are also referred to as gear elements of the first planetary gear set.
  • a first of the gear elements is designed as a first sun gear
  • a second of the gear elements as a first planet carrier
  • a third of the gear elements as a first ring gear of the first planetary gear set.
  • the fourth element, the fifth element and the sixth element are also collectively referred to as components of the second planetary gear set, and preferably a first of the components is a second sun gear
  • a second of the components is a second planet carrier and a third of the components is a second ring gear of the second planetary gear set .
  • the planet carriers are also known as webs.
  • the drive system has a housing, wherein, for example, the first planetary gear set and/or the second planetary gear set can each be arranged at least partially in the housing.
  • the respective gear element can, for example, be rotated about a first planetary gear set rotation axis relative to the housing.
  • the respective Component is not rotatably connected to the housing, the respective component can be rotated about a second planetary gear set rotation axis relative to the housing.
  • the planetary gear sets are arranged coaxially with one another, so that the planetary gear set rotation axes preferably coincide.
  • the respective planetary gear set rotation axis runs, for example, parallel to the respective machine rotation axis, wherein the respective planetary gear set rotation axis can be spaced, for example, from the respective machine rotation axis. Furthermore, it is conceivable that the respective planetary gear set rotation axis coincides with the respective machine rotation axis, so that the respective planetary gear set can be arranged coaxially to the respective electrical machine.
  • the feature that two components such as the second output shaft and the second element or the first output shaft and the third element are connected to one another in a rotationally fixed manner means that the components connected to one another in a rotationally fixed manner are arranged coaxially to one another and are in particular when the components are driven, rotate together or simultaneously about a component rotation axis common to the components, such as the first planetary gear set rotation axis, with the same angular velocity, in particular relative to the housing.
  • the feature that two components are connected to one another in a torque-transmitting manner is to be understood as meaning that the components are coupled or connected to one another in such a way that torques can be transmitted between the components, whereby when the components are connected to one another in a rotationally fixed manner, the components also transmit torque are connected to each other.
  • the feature that two components are permanently connected to one another in a torque-transmitting manner means that a switching element is not provided which can be switched between a coupling state that connects the components to one another in a torque-transmitting manner and a decoupling state in which no torques can be transmitted between the components , but the components are always or always and therefore permanently torque-transmitting, that is, connected to one another in such a way that torque can be transmitted between the components.
  • one of the components can be driven by the other component and vice versa.
  • the feature that two components are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner means that a switching element is not provided which is between a coupling state that connects the components to one another in a rotationally fixed manner and a decoupling state is switchable, in which the components are decoupled from one another and can be rotated relative to one another, in particular about the component rotation axis, so that no torques can be transmitted between the components, but rather the components are always connected or coupled to one another in a permanently rotated manner.
  • rotational test means that two elements, in particular rotatably mounted, are connected to one another in a rotational manner when they are arranged coaxially to one another and are connected to one another in such a way that they rotate at the same angular velocity, in particular about the component rotation axis.
  • the respective gear element it is possible, for example, for the respective gear element to be connected in a rotationally fixed manner to a respective shaft of the first planetary gear set, in particular permanently, or to also form this shaft.
  • the respective component is connected to a respective shaft of the second planetary gear set in a rotationally fixed manner, in particular permanently, or that it also forms this respective shaft.
  • a first switching element is provided according to the invention, which is designed or intended to couple the first rotor to the fourth element, in particular in a torque-transmitting manner and, in particular, in a rotationally fixed manner that the first drive torques provided or able to be provided by the first electric machine via the first rotor can be introduced to the fourth element or via the fourth element into the coupling gear, and can therefore be initiated.
  • the first switching element is intended or designed to couple the first rotor to the fourth element, in particular in a torque-transmitting and, in particular, rotationally fixed manner, in such a way that the first drive torques, starting from the first electrical machine or from the first rotor, are transmitted to the fourth element, that is, can be introduced into the coupling gear via the fourth element.
  • the first switching element can be switched between a first coupling state and a first decoupling state. In the first coupling state, the first rotor is coupled, i.e. connected, to the fourth element in a torque-transmitting manner, in particular in a rotationally fixed manner, by means of the first switching element.
  • the first rotor In the first decoupling state, the first rotor is decoupled from the fourth element, in particular in such a way that no torques can be transmitted between the first rotor and the fourth element via the first switching element, so that in particular, for example, relative rotations between the first rotor occur in particular about the second planetary gear set rotation axis and the fourth element are permitted, and are therefore made possible.
  • the first switching element is movable, in particular relative to the housing and/or translationally, between at least one first coupling position causing the first coupling state and at least one second coupling position bringing about the second coupling state.
  • a second switching element is also provided, which is designed or intended to couple the first rotor to the sixth element, in particular torque-transmitting and most particularly rotating, in such a way that the first ones provided or able to be provided by the first electrical machine via the first rotor Drive torques on the sixth element, that is to say can be introduced into the coupling gear via the sixth element, and can therefore be initiated.
  • the second switching element can be switched between a second coupling state and a second decoupling state. In the second coupling state, the first rotor is coupled to the sixth element in a torque-transmitting, in particular rotating, manner by means of the second switching element.
  • the first rotor is decoupled from the sixth element, so that no torques can be transmitted between the first rotor and the sixth element via the second switching element, in particular so that the second switching element rotates relative to the first rotor in particular about the second planetary gear set rotation axis and the sixth element allows.
  • the second switching element can be moved, in particular translationally and/or relative to the housing, between at least one second coupling position causing the second coupling state and at least one second decoupling position causing the second decoupling state.
  • a third switching element is provided, which is designed or intended to couple the second rotor to the first element, in particular in a torque-transmitting manner and in particular in a rotationally fixed manner, in such a way that the switches provided or able to be provided by the second electrical machine via the second rotor second drive torques on the first element, that is to say via the first element into which the coupling gear can be introduced, and can therefore be initiated.
  • the third switching element can be switched between a third coupling state and a third decoupling state.
  • the second rotor In the third coupling state, the second rotor is coupled to the first element in a torque-transmitting manner, in particular in a rotationally fixed manner, by means of the third switching element, so that torques can be transmitted between the second rotor and the first element via the third switching element.
  • the third decoupling state is the second rotor is decoupled from the first element, so that no torques can be transmitted between the second rotor and the first element via the third switching element, in particular so that the third switching element allows relative rotations between the second rotor and the first element, in particular about the first planetary gear set rotation axis.
  • the third switching element can be moved, in particular translationally and/or relative to the housing, between at least one third coupling position causing the third coupling state and at least one third decoupling position causing the third decoupling state.
  • the second element is the first planet carrier and the fifth element is the second planet carrier.
  • first planet gears and second planet gears are rotatably held on the second element.
  • the first planetary gears permanently mesh with a first toothing of the first element
  • the second planetary gears permanently mesh with a third toothing of the third element.
  • the first planetary gears do not mesh with the third gearing
  • the second planetary gears do not mesh with the first gearing.
  • one of the first planetary gears meshes, in particular precisely, with a respective one of the second planetary gears. It is preferably provided that third planet gears are rotatably held on the fifth element.
  • the third planet gears mesh permanently with a fourth toothing of the fourth element and permanently with a sixth toothing of the sixth element.
  • the third planet gears do not mesh with either the first toothing or the third toothing.
  • one of the first planet gears meshes, in particular precisely, with a respective one of the third planet gears.
  • first planet gears are rotatably held, that is, arranged, in the second element.
  • Second planet gears and third planet gears are rotatably held on the fifth element, that is, arranged.
  • the first planet gears mesh with a first toothing of the first element and with a third toothing of the third element.
  • the second planetary gears mesh with a fourth Gearing of the fourth element, and the third planet gears mesh with a sixth gearing of the sixth element. It is preferably provided that the second planetary gears do not mesh with the sixth toothing, and preferably the third planetary gears do not mesh with the fourth toothing.
  • ordinal words referred to as ordinals such as “first”, “first”, “second”, “second”, etc., are not necessarily used to indicate or imply a number or set of elements, but rather to uniquely to be able to reference terms to which the ordinal number words are assigned or to which the ordinal number words refer.
  • the electric drive system has a first transmission stage, which, with regard to a first torque flow, is downstream of the first output shaft and downstream of the coupling gear and in particular upstream a first of the vehicle wheels is arranged, wherein, for example, the respective first output torque can be transmitted along the first torque flow from the coupling gear and the first output shaft via the first gear ratio to or on the first vehicle wheel, so that the first gear ratio in the first torque flow and thereby downstream the first output shaft and is arranged upstream of the first vehicle wheel.
  • a second transmission stage is preferably provided, which is arranged with respect to a second torque flow downstream of the second output shaft and downstream of the coupling gear and in particular upstream of the second vehicle wheel, for example along the second torque flow the respective second output torque from the coupling gear and the second output shaft via the second gear ratio can be transferred to the second vehicle wheel.
  • the second transmission stage is thus arranged in the second torque flow and upstream of the second vehicle wheel and downstream of the second output shaft. This can be particularly important A particularly efficient drive of the vehicle wheels and thus the motor vehicle can be represented in a space-saving manner.
  • torque flow refers to a torque transmission path originating from the electrical machines and directed to the output shafts.
  • the first element is the first sun gear
  • the third element is the first ring gear
  • the fourth element is the second sun gear
  • the sixth element is second ring gear.
  • a further embodiment is characterized in that the first switching element is designed to couple the first rotor to the fourth element in a rotationally fixed manner. As a result, the installation space requirement can be kept particularly low.
  • the second switching element is designed to couple the first rotor to the sixth element in a rotationally fixed manner.
  • the third switching element is designed or intended to couple the second rotor to the first element in a rotationally fixed manner.
  • a second aspect of the invention relates to a method for operating an electric drive system according to the first aspect of the invention.
  • Advantages and advantageous refinements of the first aspect of the invention are to be viewed as advantages and advantageous refinements of the second aspect of the invention and vice versa.
  • first torque shift operation also referred to as the first Torque shift operation of the drive system
  • the first switching element is closed
  • the second switching element is open
  • the third switching element is closed.
  • the first switching element is open, the second switching element is closed and the third switching element is open for efficient operation of the electric drive system.
  • both electrical machines that is to say both rotors
  • drive the motor vehicle in particular the vehicle wheels, in particular simultaneously
  • a distribution of the drive torques provided or available by the electrical machines via their rotors to the both vehicle wheels depends on a torque ratio and / or speed ratio of the two electric machines to each other.
  • more torque i.e. a greater torque, can be transmitted to one of the vehicle wheels than to the other vehicle wheel.
  • the other electric machine does not have a significant torque contribution to drive the motor vehicle.
  • both electric machines drive the vehicle wheels, in particular equally strongly, in particular with a 50:50 distribution of the respective drive torques or a total torque resulting from the respective first drive torque and from the respective second drive torque.
  • the second torque shift operation is a boost operation, by means of which the motor vehicle can be accelerated particularly strongly.
  • the efficient operation provides, for example, that the vehicle wheels are driven in relation to the electric machine by means of only one of the electric machines, while the vehicle wheels are not driven by the other electric machine, in particular while the other electric machine is deactivated, in particular one 50:50 distribution of the drive torque provided by the one electric machine to the output shafts and thus the vehicle wheels is provided.
  • the coupling transmission has, for example, a basic distribution according to which, for example, a total torque introduced into the coupling transmission is divided or distributed to the output shafts and via these to the vehicle wheels.
  • the basic distribution is defined, i.e. predetermined, by a mechanical design of the coupling gear.
  • the total torque results, for example, from the respective, first drive torque and/or from the respective, second drive torque, wherein, for example, the total torque can result in particular from the respective, first drive torque and from the respective, second drive torque when the second rotor produces the respective, second Drive torque and, in particular at the same time, the first rotor provides the respective first drive torque and the first drive torque and the second drive torque are introduced into the coupling gear, in particular simultaneously.
  • the coupling transmission can be influenced in such a way that, for example, the respective drive torque provided by the one electric machine or the total torque is not or not only according to the basic distribution, but according to a distribution to the which is different from the basic distribution Output shafts and divided or distributed via these to the vehicle wheels, for example by varying the operation of the other electrical machine, that is, for example by varying a torque provided by the other electrical machine, in particular by the rotor of the other electrical machine, for driving or braking of the coupling gear, the distribution mentioned can be varied.
  • the respective first output torque has a first value, in particular a first amount
  • the second output torque in particular at the same time, has a second value that is different from the first value, in particular a second amount that is different from the first amount, having.
  • This torque shift is particularly advantageous when the motor vehicle is cornering, since a greater torque can then be assigned to the vehicle wheel on the outside of the curve than to the vehicle wheel on the inside of the curve, for example in order to advantageously accelerate the motor vehicle out of a curve.
  • This makes it possible to achieve particularly advantageous driving dynamics.
  • the invention thus enables the realization of a particularly high level of performance, particularly with regard to high transverse dynamics, in particular with a high level of efficiency of the drive system at the same time. Furthermore, the invention enables a particularly compact design of the drive system.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of an electric drive system for a motor vehicle
  • Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment of the drive system
  • FIG. 3 shows a switching table to illustrate different operations of the electric drive system, also referred to as modes or operating modes, and
  • Fig. 4 is a schematic representation of a third embodiment of the electric drive system.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of an electric drive system 10 for a motor vehicle, also simply referred to as a vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, especially as a passenger car.
  • the motor vehicle has, for example, at least or exactly two vehicle axles, which are arranged one after the other in the longitudinal direction of the vehicle and thus one behind the other, also simply referred to as axles.
  • One of the vehicle axles can be seen in FIG. 1 and is designated 12.
  • the respective vehicle axle has at least or exactly two vehicle wheels, also simply referred to as wheels.
  • the vehicle wheels of the vehicle axle 12 can be seen in FIG. 1 and are designated 14 and 16.
  • the vehicle wheels 14 and 16 are arranged on sides of the motor vehicle that are opposite one another in the transverse direction of the vehicle.
  • the vehicle wheels 14 and 16 and the motor vehicle as a whole can be driven, in particular purely, electrically.
  • the vehicle wheels 14 and 16 are ground contact elements via which the motor vehicle can be supported or supported downwards on a ground in the vertical direction of the vehicle.
  • the electric drive system 10 has a first electric machine 18, which has a first stator 20 and a first rotor 22.
  • the rotor 22 can be driven by means of the stator 20 and can therefore be rotated about a machine axis of rotation relative to the stator 20 and relative to a housing 24 of the drive system 10, which is shown particularly schematically in FIG.
  • the electric machine 18 can provide respective first drive torques for driving the vehicle wheels 14 and 16 of the motor vehicle via its first rotor 22.
  • the electric drive system 10 also includes a second electric machine 25, which has a second stator 26 and a second rotor 28 has. By means of the stator 26, the rotor 28 can be driven and thereby rotated about a second machine axis of rotation relative to the stator 26 and relative to the housing 24.
  • the electric machine 25 can provide respective second drive torques via its second rotor 28 for driving the vehicle wheels 14 and 16 and thus the motor vehicle.
  • the respective electrical machine 18, 25 can be designed as an axial flux machine (AFM).
  • the respective rotor 22, 28 has two rotor elements designed, for example, as rotor disks or also referred to as rotor disks, which are spaced apart from one another in the axial direction of the respective electrical machine 18, 25 and thus along the respective machine axis of rotation.
  • the respective stator 20, 26 of the respective electrical machine 18, 25 is arranged in the axial direction of the respective electrical machine 18, 25 between the respective rotor elements of the respective electrical machine 18, 25.
  • axial direction thus refers to the axes of rotation of the rotors 22, 28.
  • the rotors 22, 28 are each arranged coaxially to one another, so that the axes of rotation of the rotors 22, 28 coincide to form an axis of rotation. Even if terms such as “axial between” or similar are used below, “axial” refers to the axial direction and thus to the axis of rotation of the rotors 22, 28.
  • the drive system 10 also has a coupling gear 30, which can have a central superposition unit or can be designed as a central superposition unit.
  • the coupling gear 30 has a first output shaft 33 and a second output shaft 35.
  • First output torques can be transferred from the coupling gear 30 via the output shaft 33, so that the coupling gear 30 can provide the first output torques via the first output shaft 33.
  • Second output torques can be transferred from the coupling gear 30 via the second output shaft 35, which can thus provide the second output torques via the second output shaft 35.
  • the respective first output torque results from the respective first drive torque and/or from the respective second drive torque
  • the respective second output torque results, for example, from the respective first drive torque and/or from the respective second drive torque.
  • the vehicle wheel 14 is connected to the output shaft 33 and thus via the output shaft 33 to the coupling gear 30 and can be driven via this by the respective electrical machine 18, 25.
  • the vehicle wheel 16 can be driven by the output shaft 35 and thus via the output shaft 35 by the coupling gear 30 and via this by the respective electric machine 18, 25.
  • the coupling gear 30, in particular the superposition unit has a first planetary gear set 32 and a second planetary gear set 34.
  • the planetary gear set 32 has a first element 36, a second element 38 and a third element 40
  • the second planetary gear set 34 has a fourth element 42, a fifth element 44 and a sixth element 46.
  • the element 36 is a first sun gear
  • the second element 38 is a first planet carrier, which is also referred to as a first web
  • the element 40 is a first ring gear.
  • the fourth element 42 is a second sun gear
  • the fifth element 44 is a second planet carrier, which is also referred to as a second web
  • the sixth element 46 is a second ring gear.
  • the second element 38 is connected, in particular permanently, to the fifth element 44 in a rotationally fixed manner.
  • the second element 38 and thus the fifth element 44 are, in particular permanently, connected in a rotationally fixed manner to the second output shaft 35.
  • the third element 40 is connected, in particular permanently, to the first output shaft 33 in a rotationally fixed manner.
  • the drive system 10 has a first switching element SE1, which is designed to couple the first rotor 22 to the fourth element 42 in a torque-transmitting manner, in particular in a rotationally fixed manner , so that the respective first drive torque provided or able to be provided by the first electric machine 18 via the first rotor 22 can be introduced to the fourth element 42 or via the fourth element 42 into the coupling gear 30.
  • a second switching element SE2 is also provided, which is designed to couple the first rotor 22 to the sixth element 46 in a torque-transmitting manner, in particular in a rotationally fixed manner, so that the respective first rotor 22 is provided or can be provided by the first electric machine 18 via the first rotor 22 Drive torque can be introduced at the sixth element 46 or via the sixth element 46 into the coupling gear 30.
  • the switching elements SE1 and SE2 are assigned a common first switching part 48, which is designed, for example, as a sliding sleeve.
  • the first switching part 48 is switchable between a first state and a second state.
  • the first switching part 48 can be moved, in particular relative to the housing 24 and/or translationally, between at least one first position causing the first state and at least one second position causing the second state.
  • the first state is a first coupling state
  • the second state is a second coupling state which is accompanied by a first decoupling state, the first coupling state being accompanied by a second decoupling state.
  • the following is provided in particular: In the first coupling state, the rotor 22 is connected to the element 42 in a rotationally fixed manner and thus in a torque-transmitting manner by means of the switching element SE1 and by means of the first switching part 48.
  • the rotor 22 In the second coupling state, the rotor 22 is connected to the element 46 in a rotationally fixed manner and thus in a torque-transmitting manner by means of the switching element SE2 and by means of the first switching part 48.
  • the rotor 22 In the first decoupling state (second state), the rotor 22 is decoupled from the element 42, so that no torques can be transmitted via the switching element SE1 and the first switching part 48 between the rotor 22 and the element 42 and in particular so that the rotor 22 and the element 42 can be rotated relative to one another about a planetary gear set rotation axis common to the planetary gear sets 32 and 34.
  • the rotor 22 is decoupled from the element 46, so that no torques can be transmitted between the rotor 22 and the element 46 via the switching element SE2 and the first switching part 48 and in particular so that the rotor 22 and the element 46 can be rotated relative to one another about the planetary gear set rotation axis.
  • the electric drive system 10 also includes a third switching element SE3, which is designed to couple the second rotor 28 to the first element 36 in such a way that the respective second drive torque provided or able to be provided by the second electric machine 25 via the second rotor 28 can be introduced into the coupling gear 30 on the first element 36 or via the first element 36.
  • the rotor 22 and the element 42 can be connected to one another in a rotationally fixed manner by means of the first switching element SE1
  • the rotor 22 and the element 46 can be connected to one another in a rotationally fixed manner by means of the switching element SE2.
  • the second rotor 28 and the element 36 can be coupled to one another in a torque-transmitting manner, in particular in a rotationally fixed manner, by means of the switching element SE3.
  • a second switching part 49 is provided, which can be switched between a third coupling state and a third decoupling state.
  • the second switching part 49 can, in particular relative to the housing 24 and/or translationally, between at least one of the third coupling states causing the third coupling position and at least one third decoupling position causing the third decoupling state.
  • the rotor 28 is rotatably connected to the element 36 by means of the third switching element SE3.
  • the rotor 28 is decoupled from the element 36, so that no torques can be transmitted between the rotor 28 and the element 36 via the switching element SE3 and the second switching part 49 and in particular so that the rotor 28 and the element 36 can be transmitted about the planetary gear set rotation axis can be rotated relative to each other.
  • first planet gears 50 and second planet gears 52 are rotatably held, that is, arranged, on the second element 38.
  • the first planetary gears 50 permanently mesh with a first toothing of the first element 36
  • the second planetary gears 52 permanently mesh with a third toothing of the third element 40.
  • the respective planetary gear 52 does not mesh with the first toothing of the first element 36
  • the respective planetary gear 50 does not mesh with the third toothing of the third element 40.
  • Third planetary gears 54 are rotatably held on the fifth element 44, that is to say arranged, preferably the Planet gears 54 do not mesh with either the first toothing or the third toothing.
  • the third planetary gears 54 mesh permanently with a fourth toothing of the fourth element 42 and permanently with a sixth toothing of the sixth element 46.
  • the planetary gears 50 do not mesh with either the fourth toothing or the sixth toothing.
  • the planet gears 52 do not mesh with either the fourth toothing or the sixth toothing. It is provided that in each case, in particular precisely, one of the first planetary gears 50 meshes, in particular precisely, with a respective one of the third planetary gears 54.
  • the first planetary gears 50 and the third planetary gears 54 can be stepped or unstepped planetary gears. If the two ring gears (third element 40 and sixth element 46) have the same diameter or the same number of teeth, both the first planetary gears 50 and the third planetary gears 54 are unstepped. If the two ring gears (third element 40 and sixth element 46) have unequal diameters or unequal number of teeth, one set of the first and third planetary gears 50, 54 is unstepped and the other set is stepped.
  • the drive system 10 also has a first transmission stage 56, which, with regard to a first torque flow, along which the respective first output torque can be transferred from the first output shaft 33 to the first vehicle wheel 14, downstream of the first output shaft 33 and downstream of the coupling gear 30 and located upstream of the vehicle wheel 14 in the first torque flow.
  • the drive system 10 has a second transmission stage 58, which, with regard to a second torque flow, via which or along which the respective second output torque can be transferred from the output shaft 35 to the second vehicle wheel 16, downstream of the second output shaft 35 and downstream of the coupling gear 30 and is arranged upstream of the second vehicle wheel 16 in the second torque flow.
  • the respective transmission stage 56, 58 is designed as a respective third planetary gear set, which has a respective seventh element 60, a respective eighth element 62 and a respective ninth element 64.
  • the elements 60, 62 and 64 are also referred to as transmission parts, with a first of the transmission parts being, for example, a third sun gear, a second of the transmission parts being a third planet carrier and a third of the transmission parts being a third ring gear.
  • element 60 is the third sun gear
  • element 62 is the third planet carrier
  • element 64 is the third ring gear.
  • Respective additional planet gears 66 of the respective transmission stage 56, 58 are rotatably held on the element 62, the respective planet gear 66 meshing simultaneously with the respective element 60 and the respective element 64.
  • the respective output shaft 33, 35 is connected, in particular permanently, in a rotationally fixed manner to the respective element 60 of the respective transmission stage 56, 58, the respective element 62 being a respective output or output from which the respective vehicle wheel 14, 16 can be driven.
  • the respective element 64 is, in particular permanently, connected to the housing 24 in a rotationally fixed manner.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the electric drive system 10.
  • first planet gears 50 are rotatably held on the second element 38.
  • Second planet gears 52 and third planet gears 54 are rotatably held on the fifth element 44.
  • the first planet gears 50 mesh, in particular permanently, with the first toothing and with the third toothing, but preferably neither with the fourth toothing nor with the sixth toothing.
  • the second planet gears 52 mesh with the fourth toothing, but preferably not with the sixth toothing and also not with the first toothing and not with the third toothing.
  • the third planet gears 54 mesh with the sixth toothing and preferably not with the fourth toothing and preferably not with that either first toothing and not with the third toothing.
  • the planet gears 50 mesh permanently with the first toothing and with the third toothing.
  • the planetary gears 52 preferably permanently mesh with the fourth gearing, and preferably the planetary gears 54 permanently mesh with the sixth gearing.
  • one of the first planetary gears 50 meshes, in particular precisely, with a respective one of the second planetary gears 52.
  • one of the second planetary gears 52 meshes, in particular precisely, with a respective one of the third planetary gears 54.
  • first planetary gear set 32 is designed as a double planetary gear set or the second element 38 as a double planetary carrier
  • second planetary gear set 34 or the fifth element 44 is designed as a double planetary gear set or as a double planetary carrier.
  • the fifth element 44 is designed as a simple planetary carrier
  • the second element 38 is designed as a simple planetary carrier.
  • connection of the second output shaft 35 to the second element 38 and to the fifth element 44, which is non-rotatably connected to the second element 38, is arranged axially between the two planetary gear sets 32, 34.
  • FIG. 3 shows a switching table, based on which three operations A, B and C of the electric drive system 10, also referred to as modes or operating modes, are illustrated.
  • operation A the first switching element SE1 is closed, the second switching element SE2 is open and the third switching element SE3 is closed.
  • operation B the first switching element SE1 is open, the second switching element SE2 is closed and the third switching element SE3 is open.
  • operation C the first switching element SE1 is open, the second switching element SE2 is closed and the third switching element SE3 is closed.
  • operation A is a first torque shift operation, which is also referred to as a first torque shift operation.
  • the second operation B is an efficiency operation of the drive system 10.
  • operation C is a second torque shift operation, which is also referred to as a second torque shift operation of the drive system 10.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a third embodiment of the electric drive system 10.
  • the third embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 only in two respects:
  • the transmission stages 56, 58 in the third embodiment are arranged upstream of the coupling gear 30 with regard to a torque flow emanating from the electric machines 18, 25;
  • a fourth switching element SE4 is additionally provided, by means of which the first rotor 22 can be coupled to the second rotor 28, the fourth switching element SE4 being arranged upstream of the coupling gear 30 with regard to the torque flow emanating from the electrical machines 18, 25.
  • the second rotor 28 is connected in a rotationally fixed manner to the seventh element 60 of the second transmission stage 58.
  • the eighth element 62 of the second transmission stage 58 can be connected in a rotationally fixed manner to the first element 36 by means of the third switching element SE3.
  • the second translation stage 56 is advantageously arranged axially on a side of the second electrical machine 28 facing away from the first electrical machine 18.
  • the third switching element SE3 can alternatively also be arranged between the second electrical machine 28 and the second transmission stage 58 with regard to the torque flow emanating from the second electrical machine 25.
  • the first rotor 22 is connected in a rotationally fixed manner to the seventh element 60 of the first transmission stage 56, wherein the eighth element 62 of the first transmission stage 56 can be connected in a rotationally fixed manner to the fourth element 42 by means of the first switching element SE1 and by means of the second switching element SE2 can be connected in a rotationally fixed manner to the sixth element 46.
  • the first rotor 22 can be connected to the second rotor 28 in a rotationally fixed manner.
  • both electrical machines can operate at the same time 18, 25 introduce their power into the coupling gear 30 via the fourth element 42 or via the sixth element 46.
  • a third switching part 67 is assigned to the fourth switching element SE4.
  • the second element 38 is coupled, in particular in a rotationally fixed manner, to the second vehicle wheel 16 without an additional intermediate transmission stage.
  • the third element 40 is coupled, in particular in a rotationally fixed manner, to the first vehicle wheel 14 without an additional intermediate transmission stage.

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Abstract

The invention relates to an electric drive system (10) for a motor vehicle, comprising a first electric machine (18) with a first rotor (22), a second electric machine (25) with a second rotor (28), and a coupler mechanism (30) which has a first output shaft (33) and a second output shaft (35), said output shafts being designed to output output torques from the coupler mechanism (30). A first planetary gear set (32) is provided, having a first element (36), a second element (38) which is rotationally fixed to the second output shaft (35), and a third element (40) which is rotationally fixed to the first output shaft (33), and a second planetary gear set (34) is provided, having a fourth element (42), a fifth element (44) which is rotationally fixed to the second element (38), and a sixth element (46). A first shift element (SE1) is also provided which is designed to couple the first rotor (22) to the fourth element (42).

Description

Elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen elektrischen Antriebssystems Electric drive system for a motor vehicle and method for operating such an electric drive system
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen elektrischen Antriebssystems. The invention relates to an electric drive system for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1. The invention further relates to a method for operating such an electric drive system.
Der US 9 494218 B2 ist ein Triebwerk zum Antreiben von zwei angetriebenen Teilen als bekannt zu entnehmen, um ein Fahrzeug anzutreiben. Des Weiteren offenbart die DE 10 2019 107 538 A1 ein Drehmomentenverteilungsgetriebe, mit einer ersten Antriebswelle, welche drehfest mit einem ersten Sonnenrad eines Stirnraddifferentials verbunden ist. The US 9 494218 B2 is an engine for driving two driven parts as known to drive a vehicle. Furthermore, DE 10 2019 107 538 A1 discloses a torque distribution transmission, with a first drive shaft, which is connected in a rotationally fixed manner to a first sun gear of a spur gear differential.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Antriebssystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen elektrischen Antriebssystems zu schaffen, sodass eine besonders kompakte Bauweise des Antriebssystems sowie ein besonders vorteilhafter Antrieb realisierbar sind. The object of the present invention is to create an electric drive system and a method for operating such an electric drive system, so that a particularly compact design of the drive system and a particularly advantageous drive can be realized.
Diese Aufgabe wird durch ein elektrisches Antriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved by an electric drive system with the features of patent claim 1 and by a method with the features of patent claim 10. Advantageous embodiments with useful developments of the invention are specified in the remaining claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein auch als elektrische Antriebseinrichtung bezeichnetes oder als elektrische Antriebseinrichtung ausgebildetes, elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen und ganz insbesondere für einen Personenkraftwagen. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand das elektrische Antriebssystem aufweist und mittels des elektrischen Antriebssystems, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete, auch als Fahrzeugachsen bezeichnete Achsen auf. Die jeweilige Achse des auch als Fahrzeug bezeichneten Kraftfahrzeugs weist wenigstens oder genau zwei auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder auf, wobei beispielsweise die Fahrzeugräder der jeweiligen Achse auf in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Mittels des elektrischen Antriebssystems können beispielsweise die Fahrzeugräder zumindest einer der Achsen oder beider Achsen angetrieben werden, wodurch das Kraftfahrzeug insgesamt angetrieben werden kann. Die Fahrzeugräder sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an dem Boden abgestützt ist, so rollen die Bodenkontaktelemente, insbesondere direkt, an dem Boden ab. Die mittels des elektrischen Antriebssystems antreibbaren Fahrzeugräder werden auch als antreibbare Räder oder angetriebene Räder bezeichnet. Wenn im Folgenden die Rede von den Fahrzeugrädern oder den Rädern ist, so sind darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die mittels des elektrischen Antriebssystems antreibbaren Fahrzeugräder zu verstehen. A first aspect of the invention relates to an electric drive system, also referred to as an electric drive device or designed as an electric drive device, for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle and especially for a passenger car. This means that the motor vehicle in its fully manufactured state has the electric drive system and is driven electrically, in particular purely electrically, by means of the electric drive system can be. For example, in its fully manufactured state, the motor vehicle has at least or exactly two axles, also referred to as vehicle axles, which are arranged one after the other in the longitudinal direction of the vehicle and thus one behind the other. The respective axle of the motor vehicle, also referred to as a vehicle, has at least or exactly two vehicle wheels, also referred to as wheels, with, for example, the vehicle wheels of the respective axle being arranged on sides of the motor vehicle that are opposite one another in the transverse direction of the vehicle. By means of the electric drive system, for example, the vehicle wheels of at least one of the axles or both axles can be driven, whereby the motor vehicle as a whole can be driven. The vehicle wheels are ground contact elements via which the motor vehicle can be supported or supported downwards on a ground in the vertical direction of the vehicle. If the motor vehicle is driven along the ground while the motor vehicle is supported on the ground in the vertical direction of the vehicle downwards via the ground contact elements, the ground contact elements roll, in particular directly, on the ground. The vehicle wheels that can be driven by the electric drive system are also referred to as drivable wheels or driven wheels. When we talk about the vehicle wheels or the wheels below, this refers to the vehicle wheels that can be driven by the electric drive system, unless otherwise stated.
Das elektrische Antriebssystem weist eine erste elektrische Maschine auf, welche einen ersten Rotor aufweist. Beispielsweise weist die erste elektrische Maschine einen ersten Stator auf, mittels welchem beispielsweise der erste Rotor antreibbar und dadurch um eine erste Maschinendrehachse relativ zu dem ersten Rotor drehbar ist. Insbesondere kann die erste elektrische Maschine über den ersten Rotor erste Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder und somit des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Das elektrische Antriebssystem weist außerdem eine zweite elektrische Maschine mit einem zweiten Rotor auf. Insbesondere weist die zweite elektrische Maschine einen zweiten Stator auf, mittels welchem beispielsweise der zweite Rotor antreibbar und dadurch um eine zweite Maschinendrehachse relativ zu dem zweiten Stator drehbar ist. Insbesondere kann die zweite elektrische Maschine über ihren zweiten Rotor zweite Antriebsdrehmomente bereitstellen, mittels welchen die Fahrzeugräder und somit das Kraftfahrzeug angetrieben werden können. Beispielsweise verlaufen die Maschinendrehachsen parallel zueinander, wobei die Maschinendrehachsen beispielsweise voneinander beabstandet sein können. Insbesondere fallen die Maschinendrehachsen zusammen, sodass die elektrischen Maschinen beispielsweise koaxial zueinander angeordnet sein können. Die elektrische Maschine weist außerdem ein Koppelgetriebe auf, welches zwei Abtriebswellen, nämlich eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle, aufweist. Die Abtriebswellen sind dazu ausgebildet, Abtriebsdrehmomente aus dem Koppelgetriebe auszuleiten. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt kann das Koppelgetriebe über seine Abtriebswellen die Abtriebsdrehmomente bereitstellen. Somit ist beispielsweise die erste Abtriebswelle dazu ausgebildet, erste der Abtriebsdrehmomente aus dem Koppelgetriebe auszuleiten, wobei beispielsweise die zweite Abtriebswelle dazu ausgebildet ist, zweite der Abtriebsdrehmomente aus dem Koppelgetriebe auszuleiten. Beispielsweise resultieren das jeweilige, erste Abtriebsdrehmoment und/oder das jeweilige, zweite Abtriebsdrehmoment aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und/oder aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment. The electric drive system has a first electric machine which has a first rotor. For example, the first electrical machine has a first stator, by means of which, for example, the first rotor can be driven and thereby rotatable about a first machine axis of rotation relative to the first rotor. In particular, the first electric machine can provide first drive torques for driving the vehicle wheels and thus the motor vehicle via the first rotor. The electric drive system also has a second electric machine with a second rotor. In particular, the second electrical machine has a second stator, by means of which, for example, the second rotor can be driven and thereby rotated about a second machine axis of rotation relative to the second stator. In particular, the second electric machine can provide second drive torque via its second rotor, by means of which the vehicle wheels and thus the motor vehicle can be driven. For example, the machine axes of rotation run parallel to one another, and the machine axes of rotation can, for example, be spaced apart from one another. In particular, the machine axes of rotation coincide, so that the electrical machines can, for example, be arranged coaxially with one another. The electric machine also has a coupling gear, which has two output shafts, namely a first output shaft and a second output shaft. The output shafts are designed to transfer output torques from the coupling gear. In other words, the coupling gear can provide the output torque via its output shafts. Thus, for example, the first output shaft is designed to discharge the first of the output torques from the coupling gear, with the second output shaft, for example, being designed to discharge the second of the output torques from the coupling gear. For example, the respective first output torque and/or the respective second output torque result from the respective first drive torque and/or from the respective second drive torque.
Das Koppelgetriebe weist auch einen ersten Planetenradsatz auf, welcher ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist. Das zweite Element ist, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Abtriebswelle verbunden. Das dritte Element ist, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbunden. Das Koppelgetriebe weist auch einen zweiten Planetenradsatz auf, welcher ein viertes Element, ein fünftes Element und ein sechstes Element aufweist. Das fünfte Element ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Element verbunden. The linkage also has a first planetary gear set, which has a first element, a second element and a third element. The second element is, in particular permanently, connected in a rotationally fixed manner to the second output shaft. The third element is, in particular permanently, connected in a rotationally fixed manner to the first output shaft. The linkage also includes a second planetary gear set having a fourth element, a fifth element and a sixth element. The fifth element is, in particular permanently, connected to the second element in a rotationally fixed manner.
Das erste Element, das zweite Element und das dritte Element sind Getriebeelemente des ersten Planetenradsatzes beziehungsweise werden auch als Getriebeelemente des ersten Planetenradsatzes bezeichnet. Vorzugsweise ist ein erstes der Getriebeelemente als ein erstes Sonnenrad, ein zweites der Getriebeelemente als ein erster Planetenträger und ein drittes der Getriebeelemente als ein erstes Hohlrad des ersten Planetenradsatzes ausgebildet. Das vierte Element, das fünfte Element und das sechste Element werden zusammenfassend auch als Komponenten des zweiten Planetenradsatzes bezeichnet, und vorzugsweise ist eine erste der Komponenten ein zweites Sonnenrad, eine zweite der Komponenten ein zweiter Planetenträger und eine dritte der Komponenten ein zweites Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes. Die Planetenträger werden auch als Stege bezeichnet. Beispielsweise weist das Antriebssystem ein Gehäuse auf, wobei beispielsweise der erste Planetenradsatz und/oder der zweite Planetenradsatz jeweils zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnet sein können. Insbesondere dann, wenn das jeweilige Getriebeelement nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, kann beispielsweise das jeweilige Getriebeelement um eine erste Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht werden. Beispielsweise dann, wenn die jeweilige Komponente nicht drehtest mit dem Gehäuse verbunden ist, kann die jeweilige Komponente um eine zweite Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht werden. Es ist denkbar, dass die Planetenradsätze koaxial zueinander angeordnet sind, sodass vorzugsweise die Planetenradsatzdrehachsen zusammenfallen. Die jeweilige Planetenradsatzdrehachse verläuft beispielsweise parallel zur jeweiligen Maschinendrehachse, wobei die jeweilige Planetenradsatzdrehachse beispielsweise von der jeweiligen Maschinendrehachse beabstandet sein kann. Ferner ist es denkbar, dass die jeweilige Planetenradsatzdrehachse mit der jeweiligen Maschinendrehachse zusammenfällt, sodass der jeweilige Planetenradsatz koaxial zu der jeweiligen, elektrischen Maschine angeordnet sein kann. The first element, the second element and the third element are gear elements of the first planetary gear set or are also referred to as gear elements of the first planetary gear set. Preferably, a first of the gear elements is designed as a first sun gear, a second of the gear elements as a first planet carrier and a third of the gear elements as a first ring gear of the first planetary gear set. The fourth element, the fifth element and the sixth element are also collectively referred to as components of the second planetary gear set, and preferably a first of the components is a second sun gear, a second of the components is a second planet carrier and a third of the components is a second ring gear of the second planetary gear set . The planet carriers are also known as webs. For example, the drive system has a housing, wherein, for example, the first planetary gear set and/or the second planetary gear set can each be arranged at least partially in the housing. In particular, if the respective gear element is not connected to the housing in a rotationally fixed manner, the respective gear element can, for example, be rotated about a first planetary gear set rotation axis relative to the housing. For example, if the respective Component is not rotatably connected to the housing, the respective component can be rotated about a second planetary gear set rotation axis relative to the housing. It is conceivable that the planetary gear sets are arranged coaxially with one another, so that the planetary gear set rotation axes preferably coincide. The respective planetary gear set rotation axis runs, for example, parallel to the respective machine rotation axis, wherein the respective planetary gear set rotation axis can be spaced, for example, from the respective machine rotation axis. Furthermore, it is conceivable that the respective planetary gear set rotation axis coincides with the respective machine rotation axis, so that the respective planetary gear set can be arranged coaxially to the respective electrical machine.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise die zweite Abtriebswelle und das zweite Element oder die erste Abtriebswelle und das dritte Element drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass die drehfest miteinander verbundenen Bauelemente koaxial zueinander angeordnet sind und sich insbesondere dann, wenn die Bauelemente angetrieben werden, gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um eine den Bauelementen gemeinsame Bauelementdrehachse wie beispielsweise die erste Planetenradsatzdrehachse mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, drehen. Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, ist zu verstehen, dass die Bauelemente derart miteinander gekoppelt oder verbunden sind, dass Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, wobei dann, wenn die Bauelemente drehfest miteinander verbunden sind, die Bauelemente auch drehmomentübertragend miteinander verbunden sind. Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente permanent drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, ist zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindenden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer und somit permanent drehmomentübertragend, das heißt derart miteinander verbunden, dass ein Drehmoment zwischen den Bauelementen übertragen werden kann. Somit ist beispielsweise eines der Bauelemente von dem jeweils anderen Bauelement antreibbar und umgekehrt. Insbesondere ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente permanent drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehfest miteinander verbindenden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem die Bauelemente voneinander entkoppelt und relativ zu einander drehbar sind, insbesondere um die Bauelementdrehachse, sodass keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer, mithin permanent drehtest miteinander verbunden oder gekoppelt. Mit anderen Worten ist unter dem Begriff „drehtest“ zu verstehen, dass zwei insbesondere drehbar gelagerte Elemente drehtest miteinander verbunden sind, wenn sie koaxial zueinander angeordnet und derart miteinander verbunden sind, dass sie sich mit gleicher Winkelgeschwindigkeit insbesondere um die Bauelementdrehachse drehen. Ferner ist es beispielsweise möglich, dass das jeweilige Getriebeelement mit einer jeweiligen Welle des ersten Planetenradsatzes, insbesondere permanent, drehfest verbunden ist oder diese Welle mit ausbildet. Ferner ist es denkbar, dass die jeweilige Komponente mit einer jeweiligen Welle des zweiten Planetenradsatzes, insbesondere permanent, drehfest verbunden ist oder diese jeweilige Welle mit ausbildet. In the context of the present disclosure, the feature that two components such as the second output shaft and the second element or the first output shaft and the third element are connected to one another in a rotationally fixed manner means that the components connected to one another in a rotationally fixed manner are arranged coaxially to one another and are in particular when the components are driven, rotate together or simultaneously about a component rotation axis common to the components, such as the first planetary gear set rotation axis, with the same angular velocity, in particular relative to the housing. The feature that two components are connected to one another in a torque-transmitting manner is to be understood as meaning that the components are coupled or connected to one another in such a way that torques can be transmitted between the components, whereby when the components are connected to one another in a rotationally fixed manner, the components also transmit torque are connected to each other. The feature that two components are permanently connected to one another in a torque-transmitting manner means that a switching element is not provided which can be switched between a coupling state that connects the components to one another in a torque-transmitting manner and a decoupling state in which no torques can be transmitted between the components , but the components are always or always and therefore permanently torque-transmitting, that is, connected to one another in such a way that torque can be transmitted between the components. Thus, for example, one of the components can be driven by the other component and vice versa. In particular, the feature that two components are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner means that a switching element is not provided which is between a coupling state that connects the components to one another in a rotationally fixed manner and a decoupling state is switchable, in which the components are decoupled from one another and can be rotated relative to one another, in particular about the component rotation axis, so that no torques can be transmitted between the components, but rather the components are always connected or coupled to one another in a permanently rotated manner. In other words, the term “rotational test” means that two elements, in particular rotatably mounted, are connected to one another in a rotational manner when they are arranged coaxially to one another and are connected to one another in such a way that they rotate at the same angular velocity, in particular about the component rotation axis. Furthermore, it is possible, for example, for the respective gear element to be connected in a rotationally fixed manner to a respective shaft of the first planetary gear set, in particular permanently, or to also form this shaft. Furthermore, it is conceivable that the respective component is connected to a respective shaft of the second planetary gear set in a rotationally fixed manner, in particular permanently, or that it also forms this respective shaft.
Um nun eine besonders kompakte Bauweise des elektrischen Antriebssystems und einen besonders vorteilhaften Antrieb realisieren zu können, ist erfindungsgemäß ein erstes Schaltelement vorgesehen, welches dazu ausgebildet oder vorgesehen ist, den ersten Rotor derart mit dem vierten Element, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehfest, zu koppeln, dass die von der ersten elektrischen Maschine über den ersten Rotor bereitgestellten oder bereitstellbaren, ersten Antriebsdrehmomente an dem vierten Element oder über das vierte Element in das Koppelgetriebe eingeleitet werden können, mithin einleitbar sind. Mit anderen Worten ist das erste Schaltelement dazu vorgesehen oder ausgebildet, den ersten Rotor derart mit dem vierten Element, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehfest, zu koppeln, dass die ersten Antriebsdrehmomente, ausgehend von der ersten elektrischen Maschine beziehungsweise von dem ersten Rotor, an dem vierten Element, das heißt über das vierte Element in das Koppelgetriebe eingeleitet werden können. Beispielsweise ist das erste Schaltelement zwischen einem ersten Koppelzustand und einem ersten Entkoppelzustand umschaltbar. In dem ersten Koppelzustand ist mittels des ersten Schaltelements der erste Rotor drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem vierten Element gekoppelt, das heißt verbunden. In dem ersten Entkoppelzustand ist der erste Rotor von dem vierten Element entkoppelt, insbesondere derart, dass über das erste Schaltelement keine Drehmomente zwischen dem ersten Rotor und dem vierten Element übertragen werden können, sodass insbesondere beispielsweise insbesondere um die zweite Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem ersten Rotor und dem vierten Element zugelassen werden, mithin ermöglicht sind. Beispielsweise ist das erste Schaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen wenigstens einer den ersten Koppelzustand bewirkenden, ersten Koppelstellung und wenigstens einer den zweiten Koppelzustand bewirkenden, zweiten Koppelstellung bewegbar. In order to be able to realize a particularly compact design of the electric drive system and a particularly advantageous drive, a first switching element is provided according to the invention, which is designed or intended to couple the first rotor to the fourth element, in particular in a torque-transmitting manner and, in particular, in a rotationally fixed manner that the first drive torques provided or able to be provided by the first electric machine via the first rotor can be introduced to the fourth element or via the fourth element into the coupling gear, and can therefore be initiated. In other words, the first switching element is intended or designed to couple the first rotor to the fourth element, in particular in a torque-transmitting and, in particular, rotationally fixed manner, in such a way that the first drive torques, starting from the first electrical machine or from the first rotor, are transmitted to the fourth element, that is, can be introduced into the coupling gear via the fourth element. For example, the first switching element can be switched between a first coupling state and a first decoupling state. In the first coupling state, the first rotor is coupled, i.e. connected, to the fourth element in a torque-transmitting manner, in particular in a rotationally fixed manner, by means of the first switching element. In the first decoupling state, the first rotor is decoupled from the fourth element, in particular in such a way that no torques can be transmitted between the first rotor and the fourth element via the first switching element, so that in particular, for example, relative rotations between the first rotor occur in particular about the second planetary gear set rotation axis and the fourth element are permitted, and are therefore made possible. For example, the first switching element is movable, in particular relative to the housing and/or translationally, between at least one first coupling position causing the first coupling state and at least one second coupling position bringing about the second coupling state.
Erfindungsgemäß ist außerdem ein zweites Schaltelement vorgesehen, welches dazu ausgebildet oder vorgesehen ist, den ersten Rotor derart mit dem sechsten Element, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehtest, zu koppeln, dass die von der ersten elektrischen Maschine über den ersten Rotor bereitgestellten oder bereitstellbaren, ersten Antriebsdrehmomente an dem sechsten Element, das heißt über das sechste Element in das Koppelgetriebe einleitbar sind, mithin eingeleitet werden können. Beispielsweise ist das zweite Schaltelement zwischen einem zweiten Koppelzustand und einem zweiten Entkoppelzustand umschaltbar. In dem zweiten Koppelzustand ist mittels des zweiten Schaltelements der erste Rotor mit dem sechsten Element drehmomentübertragend, insbesondere drehtest, gekoppelt. In dem zweiten Entkoppelzustand ist beispielsweise der erste Rotor von dem sechsten Element entkoppelt, sodass über das zweite Schaltelement keine Drehmomente zwischen dem ersten Rotor und dem sechsten Element übertragen werden können, insbesondere sodass das zweite Schaltelement insbesondere um die zweite Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem ersten Rotor und dem sechsten Element zulässt. Beispielsweise kann das zweite Schaltelement, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen wenigstens einer den zweiten Koppelzustand bewirkenden, zweiten Koppelstellung und wenigstens einer den zweiten Entkoppelzustand bewirkenden, zweiten Entkoppelstellung bewegt werden. According to the invention, a second switching element is also provided, which is designed or intended to couple the first rotor to the sixth element, in particular torque-transmitting and most particularly rotating, in such a way that the first ones provided or able to be provided by the first electrical machine via the first rotor Drive torques on the sixth element, that is to say can be introduced into the coupling gear via the sixth element, and can therefore be initiated. For example, the second switching element can be switched between a second coupling state and a second decoupling state. In the second coupling state, the first rotor is coupled to the sixth element in a torque-transmitting, in particular rotating, manner by means of the second switching element. In the second decoupling state, for example, the first rotor is decoupled from the sixth element, so that no torques can be transmitted between the first rotor and the sixth element via the second switching element, in particular so that the second switching element rotates relative to the first rotor in particular about the second planetary gear set rotation axis and the sixth element allows. For example, the second switching element can be moved, in particular translationally and/or relative to the housing, between at least one second coupling position causing the second coupling state and at least one second decoupling position causing the second decoupling state.
Des Weiteren ist erfindungsgemäß ein drittes Schaltelement vorgesehen, welches dazu ausgebildet oder vorgesehen ist, den zweiten Rotor derart, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehfest, mit dem ersten Element zu koppeln, dass die von der zweiten elektrischen Maschine über den zweiten Rotor bereitgestellten oder bereitstellbaren, zweiten Antriebsdrehmomente an dem ersten Element, das heißt über das erste Element, in das Koppelgetriebe einleitbar sind, mithin eingeleitet werden können. Beispielsweise kann das dritte Schaltelement zwischen einem dritten Koppelzustand und einem dritten Entkoppelzustand umgeschaltet werden. In dem dritten Koppelzustand ist mittels des dritten Schaltelements der zweite Rotor drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem ersten Element gekoppelt, sodass über das dritte Schaltelement Drehmomente zwischen dem zweiten Rotor und dem ersten Element übertragen werden können. In dem dritten Entkoppelzustand ist der zweite Rotor von dem ersten Element entkoppelt, sodass über das dritte Schaltelement keine Drehmomente zwischen dem zweiten Rotor und dem ersten Element übertragen werden können, insbesondere sodass das dritte Schaltelement insbesondere um die erste Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem zweiten Rotor und dem ersten Element zulässt. Beispielsweise kann das dritte Schaltelement, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen wenigstens einer den dritten Koppelzustand bewirkenden, dritten Koppelstellung und wenigstens einer den dritten Entkoppelzustand bewirkenden, dritten Entkoppelstellung bewegt werden. Furthermore, according to the invention, a third switching element is provided, which is designed or intended to couple the second rotor to the first element, in particular in a torque-transmitting manner and in particular in a rotationally fixed manner, in such a way that the switches provided or able to be provided by the second electrical machine via the second rotor second drive torques on the first element, that is to say via the first element into which the coupling gear can be introduced, and can therefore be initiated. For example, the third switching element can be switched between a third coupling state and a third decoupling state. In the third coupling state, the second rotor is coupled to the first element in a torque-transmitting manner, in particular in a rotationally fixed manner, by means of the third switching element, so that torques can be transmitted between the second rotor and the first element via the third switching element. In the third decoupling state is the second rotor is decoupled from the first element, so that no torques can be transmitted between the second rotor and the first element via the third switching element, in particular so that the third switching element allows relative rotations between the second rotor and the first element, in particular about the first planetary gear set rotation axis. For example, the third switching element can be moved, in particular translationally and/or relative to the housing, between at least one third coupling position causing the third coupling state and at least one third decoupling position causing the third decoupling state.
Um auf besonders bauraumgünstige Weise einen besonders vorteilhaften Antrieb realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das zweite Element der erste Planetenträger und das fünfte Element der zweite Planetenträger sind. In order to be able to implement a particularly advantageous drive in a particularly space-saving manner, it is provided in one embodiment of the invention that the second element is the first planet carrier and the fifth element is the second planet carrier.
Dabei hat es sich zur Realisierung einer besonders kompakten Bauweise als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn an dem zweiten Element erste Planetenräder und zweite Planetenräder drehbar gehalten sind. Die ersten Planetenräder kämmen permanent mit einer ersten Verzahnung des ersten Elements, und die zweiten Planetenräder kämmen permanent mit einer dritten Verzahnung des dritten Elements. Vorzugsweise kämmen die ersten Planetenräder nicht mit der dritten Verzahnung, und vorzugsweise kämmen die zweiten Planetenräder nicht mit der ersten Verzahnung. Außerdem kämmt beispielsweise jeweils, insbesondere genau, eines der ersten Planetenräder mit, insbesondere genau, einem jeweiligen der zweiten Planetenräder. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass an dem fünften Element dritte Planetenräder drehbar gehalten sind. Die dritten Planetenräder kämmen permanent mit einer vierten Verzahnung des vierten Elements sowie permanent mit einer sechsten Verzahnung des sechsten Elements. Vorzugsweise kämmen die dritten Planetenräder weder mit der ersten Verzahnung noch mit der dritten Verzahnung. Außerdem ist es vorgesehen, dass jeweils, insbesondere genau, eines der ersten Planetenräder mit, insbesondere genau, einem jeweiligen der dritten Planetenräder kämmt. In order to realize a particularly compact design, it has proven to be particularly advantageous if first planet gears and second planet gears are rotatably held on the second element. The first planetary gears permanently mesh with a first toothing of the first element, and the second planetary gears permanently mesh with a third toothing of the third element. Preferably, the first planetary gears do not mesh with the third gearing, and preferably the second planetary gears do not mesh with the first gearing. In addition, for example, one of the first planetary gears meshes, in particular precisely, with a respective one of the second planetary gears. It is preferably provided that third planet gears are rotatably held on the fifth element. The third planet gears mesh permanently with a fourth toothing of the fourth element and permanently with a sixth toothing of the sixth element. Preferably, the third planet gears do not mesh with either the first toothing or the third toothing. In addition, it is provided that in each case, in particular precisely, one of the first planet gears meshes, in particular precisely, with a respective one of the third planet gears.
Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass in dem zweiten Element erste Planetenräder drehbar gehalten, das heißt angeordnet, sind. Dabei sind an dem fünften Element zweite Planetenräder und dritte Planetenräder drehbar gehalten, das heißt angeordnet. Die ersten Planetenräder kämmen mit einer ersten Verzahnung des ersten Elements und mit einer dritten Verzahnung des dritten Elements. Die zweiten Planetenräder kämmen mit einer vierten Verzahnung des vierten Elements, und die dritten Planetenräder kämmen mit einer sechsten Verzahnung des sechsten Elements. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die zweiten Planetenräder nicht mit der sechsten Verzahnung kämmen, und vorzugsweise kämmen die dritten Planetenräder nicht mit der vierten Verzahnung. Ferner ist es dabei vorzugsweise vorgesehen, dass jeweils, insbesondere genau, eines der ersten Planetenräder mit, insbesondere genau, einem jeweiligen der zweiten Planetenräder kämmt. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass jeweils, insbesondere genau, eines der zweiten Planetenräder mit, insbesondere genau, einem jeweiligen der dritten Planetenräder kämmt. Hierdurch können eine besonders kompakte Bauweise und ein besonders vorteilhafter Antrieb dargestellt werden. In a further, particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that first planet gears are rotatably held, that is, arranged, in the second element. Second planet gears and third planet gears are rotatably held on the fifth element, that is, arranged. The first planet gears mesh with a first toothing of the first element and with a third toothing of the third element. The second planetary gears mesh with a fourth Gearing of the fourth element, and the third planet gears mesh with a sixth gearing of the sixth element. It is preferably provided that the second planetary gears do not mesh with the sixth toothing, and preferably the third planetary gears do not mesh with the fourth toothing. Furthermore, it is preferably provided that in each case, in particular precisely, one of the first planet gears meshes, in particular precisely, with a respective one of the second planet gears. Furthermore, it is preferably provided that in each case, in particular precisely, one of the second planet gears meshes, in particular precisely, with a respective one of the third planet gears. This allows a particularly compact design and a particularly advantageous drive to be achieved.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung werden auch als Ordinalia bezeichnete Ordnungszahlwörter wie zum Beispiel „erster“, „erstes“, „zweiter“, „zweites“ etc. nicht notwendigerweise verwendet, um eine Anzahl oder Menge von Elementen anzugeben oder zu implizieren, sondern um eindeutig auf Begriffe referenzieren zu können, denen die Ordnungszahlwörter zugeordnet sind beziehungsweise auf die sich die Ordnungszahlwörter beziehen. In the context of the present disclosure, ordinal words referred to as ordinals, such as "first", "first", "second", "second", etc., are not necessarily used to indicate or imply a number or set of elements, but rather to uniquely to be able to reference terms to which the ordinal number words are assigned or to which the ordinal number words refer.
Um einen besonders vorteilhaften Antrieb sowie einen besonders bauraumgünstigen Aufbau des Antriebssystems realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das elektrische Antriebssystem eine erste Übersetzungsstufe aufweist, welche hinsichtlich eines ersten Drehmomentenflusses stromab der ersten Abtriebswelle und stromab des Koppelgetriebes und insbesondere stromauf eines ersten der Fahrzeugräder angeordnet ist, wobei beispielsweise das jeweilige, erste Abtriebsdrehmoment entlang des ersten Drehmomentenflusses von dem Koppelgetriebe und der ersten Abtriebswelle über die erste Übersetzungsstufe an oder auf das erste Fahrzeugrad übertragen werden kann, sodass die erste Übersetzungsstufe in dem ersten Drehmomentenfluss und dabei stromab der ersten Abtriebswelle und stromauf des ersten Fahrzeugrads angeordnet ist. Ferner ist vorzugsweise eine zweite Übersetzungsstufe vorgesehen, welche hinsichtlich eines zweiten Drehmomentenflusses stromab der zweiten Abtriebswelle und stromab des Koppelgetriebes und insbesondere stromauf des zweiten Fahrzeugrads angeordnet ist, wobei beispielsweise entlang des zweiten Drehmomentenflusses das jeweilige, zweite Abtriebsdrehmoment von dem Koppelgetriebe und der zweiten Abtriebswelle über die zweite Übersetzungsstufe auf das zweite Fahrzeugrad übertragen werden kann. Somit ist die zweite Übersetzungsstufe in dem zweiten Drehmomentenfluss und dabei stromauf des zweiten Fahrzeugrads und stromab der zweiten Abtriebswelle angeordnet. Hierdurch kann auf besonders bauraumgünstige Weise ein besonders effizienter Antrieb der Fahrzeugräder und somit des Kraftfahrzeugs dargestellt werden. In order to be able to realize a particularly advantageous drive and a particularly space-saving design of the drive system, it is provided in a further embodiment of the invention that the electric drive system has a first transmission stage, which, with regard to a first torque flow, is downstream of the first output shaft and downstream of the coupling gear and in particular upstream a first of the vehicle wheels is arranged, wherein, for example, the respective first output torque can be transmitted along the first torque flow from the coupling gear and the first output shaft via the first gear ratio to or on the first vehicle wheel, so that the first gear ratio in the first torque flow and thereby downstream the first output shaft and is arranged upstream of the first vehicle wheel. Furthermore, a second transmission stage is preferably provided, which is arranged with respect to a second torque flow downstream of the second output shaft and downstream of the coupling gear and in particular upstream of the second vehicle wheel, for example along the second torque flow the respective second output torque from the coupling gear and the second output shaft via the second gear ratio can be transferred to the second vehicle wheel. The second transmission stage is thus arranged in the second torque flow and upstream of the second vehicle wheel and downstream of the second output shaft. This can be particularly important A particularly efficient drive of the vehicle wheels and thus the motor vehicle can be represented in a space-saving manner.
Mit dem Begriff „Drehmomentenfluss“ ist ein von den elektrischen Maschinen ausgehender und zu den Abtriebswellen gerichteter Drehmomentenübertragungspfad gemeint. The term “torque flow” refers to a torque transmission path originating from the electrical machines and directed to the output shafts.
Um den Bauraumbedarf besonders gering halten und eine besonders vorteilhafte Funktionalität schaffen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das erste Element das erste Sonnenrad, das dritte Element das erste Hohlrad, das vierte Element das zweite Sonnenrad und das sechste Element das zweite Hohlrad sind. In order to keep the installation space requirement particularly low and to be able to create a particularly advantageous functionality, it is provided in a further embodiment of the invention that the first element is the first sun gear, the third element is the first ring gear, the fourth element is the second sun gear and the sixth element is second ring gear.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Schaltelement dazu ausgebildet ist, den ersten Rotor drehfest mit dem vierten Element zu koppeln. Dadurch kann der Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden. A further embodiment is characterized in that the first switching element is designed to couple the first rotor to the fourth element in a rotationally fixed manner. As a result, the installation space requirement can be kept particularly low.
Um einen besonders bauraumgünstigen Aufbau des elektrischen Antriebssystems schaffen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zweite Schaltelement dazu ausgebildet ist, den ersten Rotor drehfest mit dem sechsten Element zu koppeln. In order to be able to create a particularly space-saving design of the electric drive system, it is provided in a further embodiment of the invention that the second switching element is designed to couple the first rotor to the sixth element in a rotationally fixed manner.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das dritte Schaltelement dazu ausgebildet oder vorgesehen ist, den zweiten Rotor drehfest mit dem ersten Element zu koppeln. Dadurch kann der Bauraumbedarf des Antriebssystems besonders gering gehalten werden, insbesondere in radialer Richtung des Koppelgetriebes und somit entlang einer senkrecht zur jeweiligen Planetenradsatzdrehachse verlaufenden Gerade betrachtet. In a particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that the third switching element is designed or intended to couple the second rotor to the first element in a rotationally fixed manner. As a result, the installation space requirement of the drive system can be kept particularly low, especially when viewed in the radial direction of the coupling gear and thus along a straight line running perpendicular to the respective planetary gear set rotation axis.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. A second aspect of the invention relates to a method for operating an electric drive system according to the first aspect of the invention. Advantages and advantageous refinements of the first aspect of the invention are to be viewed as advantages and advantageous refinements of the second aspect of the invention and vice versa.
Zur Realisierung eines besonders vorteilhaften Antriebs hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn für einen auch als erster Drehmomentenverschiebungsbetrieb bezeichneten, ersten Torque-Shift-Betrieb des Antriebssystems das erste Schaltelement geschlossen, das zweite Schaltelement offen und das dritte Schaltelement geschlossen sind. In order to realize a particularly advantageous drive, it has proven to be advantageous if for a first torque shift operation, also referred to as the first Torque shift operation of the drive system, the first switching element is closed, the second switching element is open and the third switching element is closed.
Um einen besonders effizienten Betrieb auf besonders bauraumgünstige Weise realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass für einen Effizienz-Betrieb des elektrischen Antriebssystems das erste Schaltelement offen, das zweite Schaltelement geschlossen sowie das dritte Schaltelement offen sind. In order to be able to realize a particularly efficient operation in a particularly space-saving manner, it is provided in a further embodiment of the invention that the first switching element is open, the second switching element is closed and the third switching element is open for efficient operation of the electric drive system.
Um einen besonders vorteilhaften Antrieb und eine besonders umfangreiche Funktionalität des Antriebssystems schaffen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass für einen auch als zweiter Drehmomentenverschiebungsbetrieb bezeichneten, zweiten Torque-Shift-Betrieb des Antriebssystems das erste Schaltelement offen, das zweite Schaltelement geschlossen und das dritte Schaltelement geschlossen sind. In order to be able to create a particularly advantageous drive and a particularly extensive functionality of the drive system, it is provided in a further embodiment of the invention that for a second torque shift operation of the drive system, also referred to as a second torque shift operation, the first switching element is open, the second switching element closed and the third switching element is closed.
Bei oder in dem jeweiligen Torque-Shift-Betrieb treiben beispielsweise beide elektrische Maschinen, das heißt beide Rotoren, das Kraftfahrzeug, insbesondere die Fahrzeugräder, an, insbesondere gleichzeitig, wobei eine Verteilung der von den elektrischen Maschinen über ihren Rotoren bereitgestellten oder bereitstellbaren Antriebsdrehmomente auf die beiden Fahrzeugräder von einem Drehmomentenverhältnis und/oder Drehzahlverhältnis der beiden elektrischen Maschinen zueinander abhängt. Somit kann beispielsweise auf eines der Fahrzeugräder mehr Drehmoment, das heißt ein größeres Drehmoment, übertragen werden als auf das andere Fahrzeugrad. During or in the respective torque shift operation, for example, both electrical machines, that is to say both rotors, drive the motor vehicle, in particular the vehicle wheels, in particular simultaneously, with a distribution of the drive torques provided or available by the electrical machines via their rotors to the both vehicle wheels depends on a torque ratio and / or speed ratio of the two electric machines to each other. Thus, for example, more torque, i.e. a greater torque, can be transmitted to one of the vehicle wheels than to the other vehicle wheel.
Insbesondere ist es denkbar, dass bei oder in dem ersten Torque-Shift-Betrieb bezogen auf die elektrischen Maschinen nur eine der elektrischen Maschinen, insbesondere die erste elektrische Maschine, die Fahrzeugräder antreibt, oder die eine elektrische Maschine treibt die Fahrzeugräder überwiegend, das heißt wesentlich stärker, an als die andere elektrische Maschine, wobei durch einen entsprechenden Betrieb der anderen elektrischen Maschine, insbesondere der zweiten elektrischen Maschine, das von der einen elektrischen Maschine bereitgestellte Antriebsmoment auf die beiden Fahrzeugräder verteilt wird, mithin kann durch, insbesondere entsprechendes, Betreiben der anderen elektrischen Maschine eine Verteilung des von der einen elektrischen Maschine, insbesondere von dem Rotor, der einen elektrischen Maschine, bereitgestellte Antriebsdrehmoment auf die Fahrzeugräder eingestellt, das heißt variiert werden. Somit hat beispielsweise in dem ersten Torque-Shift-Betrieb die andere elektrische Maschine keinen wesentlichen Momentenbeitrag, um das Kraftfahrzeug anzutreiben. In dem zweiten Torque-Shift-Betrieb treiben beispielsweise beide elektrischen Maschinen die Fahrzeugräder, insbesondere gleich stark, an, insbesondere mit einer 50:50-Verteilung der jeweiligen Antriebsdrehmomente beziehungsweise eines aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment resultierenden, Gesamtdrehmoments. Beispielsweise ist der zweite Torque-Shift-Betrieb ein Boost-Betrieb, mittels welchem das Kraftfahrzeug besonders stark beschleunigt werden kann. Der Effizienz-Betrieb sieht beispielsweise vor, dass die Fahrzeugräder bezogen auf die elektrische Maschine mittels nur einer der elektrischen Maschinen angetrieben wird, während ein durch die andere elektrische Maschine bewirktes Antreiben der Fahrzeugräder unterbleibt, insbesondere während die andere elektrische Maschine deaktiviert ist, wobei insbesondere eine 50:50-Verteilung des von der einen elektrischen Maschine bereitgestellten Antriebsdrehmoments auf die Abtriebswellen und somit die Fahrzeugräder vorgesehen ist. In particular, it is conceivable that during or in the first torque shift operation, based on the electrical machines, only one of the electrical machines, in particular the first electrical machine, drives the vehicle wheels, or the one electrical machine predominantly, that is to say substantially, drives the vehicle wheels stronger than the other electric machine, whereby the drive torque provided by the one electric machine is distributed to the two vehicle wheels by corresponding operation of the other electric machine, in particular the second electric machine, and therefore can be carried out by, in particular, corresponding operation of the others electric machine, a distribution of the drive torque provided by the one electric machine, in particular by the rotor, which is an electric machine, is adjusted to the vehicle wheels, that is, varied. Thus, for example, in the first torque shift operation, the other electric machine does not have a significant torque contribution to drive the motor vehicle. By In the second torque shift operation, for example, both electric machines drive the vehicle wheels, in particular equally strongly, in particular with a 50:50 distribution of the respective drive torques or a total torque resulting from the respective first drive torque and from the respective second drive torque. For example, the second torque shift operation is a boost operation, by means of which the motor vehicle can be accelerated particularly strongly. The efficient operation provides, for example, that the vehicle wheels are driven in relation to the electric machine by means of only one of the electric machines, while the vehicle wheels are not driven by the other electric machine, in particular while the other electric machine is deactivated, in particular one 50:50 distribution of the drive torque provided by the one electric machine to the output shafts and thus the vehicle wheels is provided.
Es ist erkennbar, dass beispielsweise in dem ersten Torque-Shift-Betrieb eine solche Drehmomentenverschiebung oder Drehmomentenverteilung realisiert werden kann, dass eine Verteilung oder Aufteilung des von der einen elektrischen Maschine über den Rotor der einen elektrischen Maschine bereitstellbare oder bereitgestellte Antriebsdrehmoments auf die Fahrzeugräder durch Betreiben der anderen elektrischen Maschine variiert, das heißt eingestellt werden kann, insbesondere dadurch, dass die andere elektrische Maschine das Koppelgetriebe wahlweise antreibt oder abbremst. Das Koppelgetriebe weist beispielsweise eine Grundverteilung auf, gemäß welcher beispielsweise ein in das Koppelgetriebe eingeleitetes Gesamtdrehmoment auf die Abtriebswellen und über diese auf die Fahrzeugräder aufgeteilt oder verteilt wird. Insbesondere ist die Grundverteilung durch eine mechanische Konstruktion des Koppelgetriebes definiert, das heißt vorgegeben. Das Gesamtdrehmoment resultiert beispielsweise aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und/oder aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment, wobei beispielsweise das Gesamtdrehmoment insbesondere dann aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment resultieren kann, wenn der zweite Rotor das jeweilige, zweite Antriebsdrehmoment und, insbesondere gleichzeitig, der erste Rotor das jeweilige, erste Antriebsdrehmoment bereitstellt und das erste Antriebsdrehmoment und das zweite Antriebsdrehmoment, insbesondere gleichzeitig, in das Koppelgetriebe eingeleitet werden. Durch Betreiben der anderen elektrischen Maschine, das heißt dadurch, dass die andere elektrische Maschine das Koppelgetriebe, das heißt beispielsweise wenigstens eines der Getriebeelemente und/oder wenigstens eine der Komponenten, antreibt und/oder dadurch, dass die elektrische Maschine das Koppelgetriebe, das heißt das wenigstens eine Getriebeelement und/oder die wenigstens eine Komponente, abbremst, kann das Koppelgetriebe derart beeinflusst werden, dass beispielsweise das jeweilige, von der einen elektrischen Maschine bereitgestellte Antriebsdrehmoment beziehungsweise das Gesamtdrehmoment nicht oder nicht nur gemäß der Grundverteilung, sondern gemäß einer von der Grundverteilung unterschiedlichen Verteilung auf die Abtriebswellen und über diese auf die Fahrzeugräder aufgeteilt oder verteilt wird, wobei beispielsweise durch Variieren des Betriebs der anderen elektrischen Maschine, das heißt beispielsweise durch Variieren eines von der anderen elektrischen Maschine, insbesondere von dem Rotor der anderen elektrischen Maschine, bereitgestellten Drehmoments zum Antreiben oder Abbremsen des Koppelgetriebes die genannte Verteilung variiert werden kann. Dadurch kann beispielsweise eingestellt werden, dass das jeweilige, erste Abtriebsdrehmoment einen ersten Wert, insbesondere einen ersten Betrag, und das zweite Abtriebsdrehmoment, insbesondere gleichzeitig, einen von dem ersten Wert unterschiedlichen, zweiten Wert, insbesondere einen von dem ersten Betrag unterschiedlichen, zweiten Betrag, aufweist. Diese Drehmomentenverschiebung ist insbesondere bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs vorteilhaft, da dann beispielsweise dem kurvenäußeren Fahrzeugrad ein größeres Drehmoment als dem kurveninneren Fahrzeugrad zugeteilt werden kann, um beispielsweise das Kraftfahrzeug aus einer Kurve vorteilhaft heraus zu beschleunigen. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Fahrdynamik realisiert werden. Somit ermöglicht die Erfindung die Realisierung einer besonders hohen Leistungsfähigkeit, insbesondere im Hinblick auf eine hohe Querdynamik, insbesondere bei gleichzeitig hoher Effizient des Antriebssystems. Des Weiteren ermöglicht die Erfindung eine besonders kompakte Bauweise des Antriebssystems. It can be seen that, for example, in the first torque shift operation, such a torque shift or torque distribution can be realized that a distribution or division of the drive torque that can be provided or provided by the one electric machine via the rotor of the one electric machine to the vehicle wheels by operating of the other electrical machine varies, that is, can be adjusted, in particular by the other electrical machine either driving or braking the coupling gear. The coupling transmission has, for example, a basic distribution according to which, for example, a total torque introduced into the coupling transmission is divided or distributed to the output shafts and via these to the vehicle wheels. In particular, the basic distribution is defined, i.e. predetermined, by a mechanical design of the coupling gear. The total torque results, for example, from the respective, first drive torque and/or from the respective, second drive torque, wherein, for example, the total torque can result in particular from the respective, first drive torque and from the respective, second drive torque when the second rotor produces the respective, second Drive torque and, in particular at the same time, the first rotor provides the respective first drive torque and the first drive torque and the second drive torque are introduced into the coupling gear, in particular simultaneously. By operating the other electric machine, that is, by the other electric machine driving the coupling gear, that is, for example, at least one of the gear elements and/or at least one of the components, and/or by the electric machine driving the coupling gear, that is, that at least one gear element and/or the at least one component brakes, the coupling transmission can be influenced in such a way that, for example, the respective drive torque provided by the one electric machine or the total torque is not or not only according to the basic distribution, but according to a distribution to the which is different from the basic distribution Output shafts and divided or distributed via these to the vehicle wheels, for example by varying the operation of the other electrical machine, that is, for example by varying a torque provided by the other electrical machine, in particular by the rotor of the other electrical machine, for driving or braking of the coupling gear, the distribution mentioned can be varied. This makes it possible, for example, to set that the respective first output torque has a first value, in particular a first amount, and the second output torque, in particular at the same time, has a second value that is different from the first value, in particular a second amount that is different from the first amount, having. This torque shift is particularly advantageous when the motor vehicle is cornering, since a greater torque can then be assigned to the vehicle wheel on the outside of the curve than to the vehicle wheel on the inside of the curve, for example in order to advantageously accelerate the motor vehicle out of a curve. This makes it possible to achieve particularly advantageous driving dynamics. The invention thus enables the realization of a particularly high level of performance, particularly with regard to high transverse dynamics, in particular with a high level of efficiency of the drive system at the same time. Furthermore, the invention enables a particularly compact design of the drive system.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without the scope of to abandon invention.
Die Zeichnung zeigt in: The drawing shows in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines elektrischen Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Antriebssystems; 1 shows a schematic representation of a first embodiment of an electric drive system for a motor vehicle; Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment of the drive system;
Fig. 3 eine Schalttabelle zum Veranschaulichen von unterschiedlichen, auch als Modi oder Betriebsmodi bezeichneten Betrieben des elektrischen Antriebssystems, und 3 shows a switching table to illustrate different operations of the electric drive system, also referred to as modes or operating modes, and
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems. Fig. 4 is a schematic representation of a third embodiment of the electric drive system.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform eines elektrischen Antriebssystems 10 für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen, ganz insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand beispielsweise wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete, einfach auch als Achsen bezeichnete Fahrzeugachsen auf. Eine der Fahrzeugachsen ist in Fig. 1 erkennbar und mit 12 bezeichnet. Die jeweilige Fahrzeugachse weist wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder auf. Die Fahrzeugräder der Fahrzeugachse 12 sind in Fig. 1 erkennbar und mit 14 und 16 bezeichnet. Es ist erkennbar, dass die Fahrzeugräder 14 und 16 auf in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Mittels des Antriebssystems 10 können die Fahrzeugräder 14 und 16 und das Kraftfahrzeug insgesamt, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden. Die Fahrzeugräder 14 und 16 sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist.Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of an electric drive system 10 for a motor vehicle, also simply referred to as a vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, especially as a passenger car. In its fully manufactured state, the motor vehicle has, for example, at least or exactly two vehicle axles, which are arranged one after the other in the longitudinal direction of the vehicle and thus one behind the other, also simply referred to as axles. One of the vehicle axles can be seen in FIG. 1 and is designated 12. The respective vehicle axle has at least or exactly two vehicle wheels, also simply referred to as wheels. The vehicle wheels of the vehicle axle 12 can be seen in FIG. 1 and are designated 14 and 16. It can be seen that the vehicle wheels 14 and 16 are arranged on sides of the motor vehicle that are opposite one another in the transverse direction of the vehicle. By means of the drive system 10, the vehicle wheels 14 and 16 and the motor vehicle as a whole can be driven, in particular purely, electrically. The vehicle wheels 14 and 16 are ground contact elements via which the motor vehicle can be supported or supported downwards on a ground in the vertical direction of the vehicle.
Das elektrische Antriebssystem 10 weist eine erste elektrische Maschine 18 auf, welche einen ersten Stator 20 und einen ersten Rotor 22 aufweist. Der Rotor 22 ist mittels des Stators 20 antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 20 und relativ zu einem in Fig. 1 besonders schematisch dargestellten Gehäuse 24 des Antriebssystems 10 drehbar. Die elektrische Maschine 18 kann über ihren ersten Rotor 22 jeweilige, erste Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder 14 und 16 des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Das elektrische Antriebssystem 10 umfasst außerdem eine zweite elektrische Maschine 25, welche einen zweiten Stator 26 und einen zweiten Rotor 28 aufweist. Mittels des Stators 26 kann der Rotor 28 angetrieben und dadurch um eine zweite Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 26 und relativ zu dem Gehäuse 24 gedreht werden. Die elektrische Maschine 25 kann über ihren zweiten Rotor 28 jeweilige, zweite Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder 14 und 16 und somit des Kraftfahrzeugs bereitstellen. The electric drive system 10 has a first electric machine 18, which has a first stator 20 and a first rotor 22. The rotor 22 can be driven by means of the stator 20 and can therefore be rotated about a machine axis of rotation relative to the stator 20 and relative to a housing 24 of the drive system 10, which is shown particularly schematically in FIG. The electric machine 18 can provide respective first drive torques for driving the vehicle wheels 14 and 16 of the motor vehicle via its first rotor 22. The electric drive system 10 also includes a second electric machine 25, which has a second stator 26 and a second rotor 28 has. By means of the stator 26, the rotor 28 can be driven and thereby rotated about a second machine axis of rotation relative to the stator 26 and relative to the housing 24. The electric machine 25 can provide respective second drive torques via its second rotor 28 for driving the vehicle wheels 14 and 16 and thus the motor vehicle.
Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass die jeweilige, elektrische Maschine 18, 25 als eine Axialflussmaschine (AFM) ausgebildet sein kann. Hierbei weist der jeweilige Rotor 22, 28 zwei beispielsweise als Rotorscheiben ausgebildete oder auch als Rotorscheiben bezeichnete Rotorelemente auf, welche in axialer Richtung der jeweiligen, elektrischen Maschine 18, 25 und somit entlang der jeweiligen Maschinendrehachse betrachtet voneinander beabstandet sind. Dabei ist der jeweilige Stator 20, 26 der jeweiligen, elektrischen Maschine 18, 25 in axialer Richtung der jeweiligen, elektrischen Maschine 18, 25 zwischen den jeweiligen Rotorelementen der jeweiligen, elektrischen Maschine 18, 25 angeordnet. From Fig. 1 it can be seen that the respective electrical machine 18, 25 can be designed as an axial flux machine (AFM). Here, the respective rotor 22, 28 has two rotor elements designed, for example, as rotor disks or also referred to as rotor disks, which are spaced apart from one another in the axial direction of the respective electrical machine 18, 25 and thus along the respective machine axis of rotation. The respective stator 20, 26 of the respective electrical machine 18, 25 is arranged in the axial direction of the respective electrical machine 18, 25 between the respective rotor elements of the respective electrical machine 18, 25.
Der Begriff „axiale Richtung“ bezieht sich somit auf die Drehachsen der Rotoren 22, 28. Die Rotoren 22, 28 sind in diesen Ausführungsbeispielen jeweils koaxial zueinander angeordnet, so dass die Drehachsen der Rotoren 22, 28 zu einer Drehachse zusammenfallen. Auch wenn im Folgenden Begriffe wie „axial zwischen“ oder ähnliches verwendet werden, bezieht sich „axial“ auf die axiale Richtung und somit auf die Drehachse der Rotoren 22, 28. The term “axial direction” thus refers to the axes of rotation of the rotors 22, 28. In these exemplary embodiments, the rotors 22, 28 are each arranged coaxially to one another, so that the axes of rotation of the rotors 22, 28 coincide to form an axis of rotation. Even if terms such as “axial between” or similar are used below, “axial” refers to the axial direction and thus to the axis of rotation of the rotors 22, 28.
Das Antriebssystem 10 weist außerdem ein Koppelgetriebe 30 auf, welches eine zentrale Überlagerungseinheit aufweisen oder als eine zentrale Überlagerungseinheit ausgebildet sein kann. Das Koppelgetriebe 30 weist eine erste Abtriebswelle 33 und eine zweite Abtriebswelle 35 auf. Über die Abtriebswelle 33 können erste Abtriebsdrehmomente aus dem Koppelgetriebe 30 ausgeleitet werden, sodass das Koppelgetriebe 30 die ersten Abtriebsdrehmomente über die erste Abtriebswelle 33 bereitstellen kann. Über die zweite Abtriebswelle 35 können zweite Abtriebsdrehmomente aus dem Koppelgetriebe 30 ausgeleitet werden, welches somit die zweiten Abtriebsdrehmomente über die zweite Abtriebswelle 35 bereitstellen kann. Beispielsweise resultiert das jeweilige, erste Abtriebsdrehmoment aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und/oder aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment, und das jeweilige, zweite Abtriebsdrehmoment resultiert beispielsweise aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und/oder aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment. Es ist erkennbar, dass das Fahrzeugrad 14 von der Abtriebswelle 33 und somit über die Abtriebswelle 33 von dem Koppelgetriebe 30 und über dieses von der jeweiligen, elektrischen Maschine 18, 25 angetrieben werden kann. Demzufolge kann das Fahrzeugrad 16 von der Abtriebswelle 35 und somit über die Abtriebswelle 35 von dem Koppgelgetriebe 30 und über dieses von der jeweiligen, elektrischen Maschine 18, 25 angetrieben werden. The drive system 10 also has a coupling gear 30, which can have a central superposition unit or can be designed as a central superposition unit. The coupling gear 30 has a first output shaft 33 and a second output shaft 35. First output torques can be transferred from the coupling gear 30 via the output shaft 33, so that the coupling gear 30 can provide the first output torques via the first output shaft 33. Second output torques can be transferred from the coupling gear 30 via the second output shaft 35, which can thus provide the second output torques via the second output shaft 35. For example, the respective first output torque results from the respective first drive torque and/or from the respective second drive torque, and the respective second output torque results, for example, from the respective first drive torque and/or from the respective second drive torque. It can be seen that the vehicle wheel 14 is connected to the output shaft 33 and thus via the output shaft 33 to the coupling gear 30 and can be driven via this by the respective electrical machine 18, 25. As a result, the vehicle wheel 16 can be driven by the output shaft 35 and thus via the output shaft 35 by the coupling gear 30 and via this by the respective electric machine 18, 25.
Das Koppelgetriebe 30, insbesondere die Überlagerungseinheit, weist einen ersten Planetenradsatz 32 und einen zweiten Planetenradsatz 34 auf. Der Planetenradsatz 32 weist ein erstes Element 36, ein zweites Element 38 und ein drittes Element 40 auf, und der zweite Planetenradsatz 34 weist ein viertes Element 42, ein fünftes Element 44 und ein sechstes Element 46 auf. Bei den in den Fig. gezeigten Ausführungsformen ist das Element 36 ein erstes Sonnenrad, das zweite Element 38 ein erster Planetenträger, welcher auch als erster Steg bezeichnet wird, und das Element 40 ein erstes Hohlrad. Das vierte Element 42 ist ein zweites Sonnenrad, das fünfte Element 44 ist ein zweiter Planetenträger, welcher auch als zweiter Steg bezeichnet wird, und das sechste Element 46 ist ein zweites Hohlrad. The coupling gear 30, in particular the superposition unit, has a first planetary gear set 32 and a second planetary gear set 34. The planetary gear set 32 has a first element 36, a second element 38 and a third element 40, and the second planetary gear set 34 has a fourth element 42, a fifth element 44 and a sixth element 46. In the embodiments shown in the figures, the element 36 is a first sun gear, the second element 38 is a first planet carrier, which is also referred to as a first web, and the element 40 is a first ring gear. The fourth element 42 is a second sun gear, the fifth element 44 is a second planet carrier, which is also referred to as a second web, and the sixth element 46 is a second ring gear.
Es ist erkennbar, dass das zweite Element 38, insbesondere permanent, drehfest mit dem fünften Element 44 verbunden ist. Das zweite Element 38 und somit das fünfte Element 44 sind, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Abtriebswelle 35 verbunden. Außerdem ist das dritte Element 40, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Abtriebswelle 33 verbunden. It can be seen that the second element 38 is connected, in particular permanently, to the fifth element 44 in a rotationally fixed manner. The second element 38 and thus the fifth element 44 are, in particular permanently, connected in a rotationally fixed manner to the second output shaft 35. In addition, the third element 40 is connected, in particular permanently, to the first output shaft 33 in a rotationally fixed manner.
Um nun einen besonders vorteilhaften Antrieb sowie eine besonders kompakte Bauweise des elektrischen Antriebssystems 10 realisieren zu können, weist das Antriebssystem 10 ein erstes Schaltelement SE1 auf, welches dazu ausgebildet ist, den ersten Rotor 22 drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem vierten Element 42 zu koppeln, sodass das jeweilige, von der ersten elektrischen Maschine 18 über den ersten Rotor 22 bereitgestellte oder bereitstellbare, erste Antriebsdrehmoment an dem vierten Element 42 oder über das vierte Element 42 in das Koppelgetriebe 30 eingeleitet werden kann. Vorgesehen ist auch ein zweites Schaltelement SE2, welches dazu ausgebildet ist, den ersten Rotor 22 drehmomentübertragend, insbesondere drehfeste, mit dem sechsten Element 46 zu koppeln, sodass das jeweilige, von der ersten elektrischen Maschine 18 über den ersten Rotor 22 bereitgestellte oder bereitstellbare, erste Antriebsdrehmoment an dem sechsten Element 46 beziehungsweise über das sechste Element 46 in das Koppelgetriebe 30 eingeleitet werden kann. Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass den Schaltelementen SE1 und SE2 ein gemeinsames erstes Schaltteil 48 zugeordnet ist, welches beispielsweise als eine Schiebemuffe ausgebildet ist. Das erste Schaltteil 48 ist zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand umschaltbar. Insbesondere kann das erste Schaltteil 48, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 24 und/oder translatorisch, zwischen wenigstens einer den ersten Zustand bewirkenden, ersten Stellung und wenigstens einer den zweiten Zustand bewirkenden, zweiten Stellung bewegt werden. Der erste Zustand ist ein erster Koppelzustand, und der zweite Zustand ist ein zweiter Koppelzustand, welcher mit einem ersten Entkoppelzustand einhergeht, wobei der erste Koppelzustand mit einem zweiten Entkoppelzustand einhergeht. Bei der ersten Ausführungsform ist insbesondere Folgendes vorgesehen: In dem ersten Koppelzustand ist mittels des Schaltelements SE1 und mittels des ersten Schaltteils 48 der Rotor 22 drehfest und somit drehmomentübertragend mit dem Element 42 verbunden. In dem zweiten Koppelzustand ist mittels des Schaltelements SE2 und mittels des ersten Schaltteils 48 der Rotor 22 drehfest und somit drehmomentübertragend mit dem Element 46 verbunden. In dem ersten Entkoppelzustand (zweiter Zustand) ist der Rotor 22 von dem Element 42 entkoppelt, sodass keine Drehmomente über das Schaltelement SE1 und das erste Schaltteil 48 zwischen dem Rotor 22 und dem Element 42 übertragen werden können und insbesondere sodass der Rotor 22 und das Element 42 um eine den Planetenradsätzen 32 und 34 gemeinsame Planetenradsatzdrehachse relativ zueinander drehbar sind. In dem zweiten Entkoppelzustand (erster Zustand) ist der Rotor 22 von dem Element 46 entkoppelt, sodass über das Schaltelement SE2 und das erste Schaltteil 48 keine Drehmomente zwischen dem Rotor 22 und dem Element 46 übertragen werden können und insbesondere sodass der Rotor 22 und das Element 46 um die Planetenradsatzdrehachse relativ zueinander drehbar sind. In order to be able to realize a particularly advantageous drive and a particularly compact design of the electric drive system 10, the drive system 10 has a first switching element SE1, which is designed to couple the first rotor 22 to the fourth element 42 in a torque-transmitting manner, in particular in a rotationally fixed manner , so that the respective first drive torque provided or able to be provided by the first electric machine 18 via the first rotor 22 can be introduced to the fourth element 42 or via the fourth element 42 into the coupling gear 30. A second switching element SE2 is also provided, which is designed to couple the first rotor 22 to the sixth element 46 in a torque-transmitting manner, in particular in a rotationally fixed manner, so that the respective first rotor 22 is provided or can be provided by the first electric machine 18 via the first rotor 22 Drive torque can be introduced at the sixth element 46 or via the sixth element 46 into the coupling gear 30. From Fig. 1 it can be seen that the switching elements SE1 and SE2 are assigned a common first switching part 48, which is designed, for example, as a sliding sleeve. The first switching part 48 is switchable between a first state and a second state. In particular, the first switching part 48 can be moved, in particular relative to the housing 24 and/or translationally, between at least one first position causing the first state and at least one second position causing the second state. The first state is a first coupling state, and the second state is a second coupling state which is accompanied by a first decoupling state, the first coupling state being accompanied by a second decoupling state. In the first embodiment, the following is provided in particular: In the first coupling state, the rotor 22 is connected to the element 42 in a rotationally fixed manner and thus in a torque-transmitting manner by means of the switching element SE1 and by means of the first switching part 48. In the second coupling state, the rotor 22 is connected to the element 46 in a rotationally fixed manner and thus in a torque-transmitting manner by means of the switching element SE2 and by means of the first switching part 48. In the first decoupling state (second state), the rotor 22 is decoupled from the element 42, so that no torques can be transmitted via the switching element SE1 and the first switching part 48 between the rotor 22 and the element 42 and in particular so that the rotor 22 and the element 42 can be rotated relative to one another about a planetary gear set rotation axis common to the planetary gear sets 32 and 34. In the second decoupling state (first state), the rotor 22 is decoupled from the element 46, so that no torques can be transmitted between the rotor 22 and the element 46 via the switching element SE2 and the first switching part 48 and in particular so that the rotor 22 and the element 46 can be rotated relative to one another about the planetary gear set rotation axis.
Das elektrische Antriebssystem 10 umfasst außerdem ein drittes Schaltelement SE3, welches dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor 28 derart mit dem ersten Element 36 zu koppeln, dass das jeweilige, von der zweiten elektrischen Maschine 25 über den zweiten Rotor 28 bereitgestellte oder bereitstellbare, zweite Antriebsdrehmoment an dem ersten Element 36 beziehungsweise über das erste Element 36 in das Koppelgetriebe 30 einleitbar ist. Bei der ersten Ausführungsform sind mittels des ersten Schaltelements SE1 der Rotor 22 und das Element 42 drehfest miteinander verbindbar, und mittels des Schaltelements SE2 sind der Rotor 22 und das Element 46 drehfest miteinander verbindbar. Außerdem sind bei der ersten Ausführungsform mittels des Schaltelements SE3 der zweite Rotor 28 und das Element 36 drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, miteinander koppelbar. Hierzu ist ein zweites Schaltteil 49 vorgesehen, welches zwischen einem dritten Koppelzustand und einem dritten Entkoppelzustand umschaltbar ist. Insbesondere kann das zweite Schaltteil 49, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 24 und/oder translatorisch, zwischen wenigstens einer den dritten Koppelzustand bewirkenden, dritten Koppelstellung und wenigstens einer den dritten Entkoppelzustand bewirkenden, dritten Entkoppelstellung bewegt werden. In dem dritten Koppelzustand ist mittels des dritten Schaltelements SE3 der Rotor 28 drehtest mit dem Element 36 verbunden. In dem dritten Entkoppelzustand ist der Rotor 28 von dem Element 36 entkoppelt, sodass keine Drehmomente zwischen dem Rotor 28 und dem Element 36 über das Schaltelement SE3 und das zweite Schaltteil 49 übertragen werden können und insbesondere sodass der Rotor 28 und das Element 36 um die Planetenradsatzdrehachse relativ zueinander drehbar sind. The electric drive system 10 also includes a third switching element SE3, which is designed to couple the second rotor 28 to the first element 36 in such a way that the respective second drive torque provided or able to be provided by the second electric machine 25 via the second rotor 28 can be introduced into the coupling gear 30 on the first element 36 or via the first element 36. In the first embodiment, the rotor 22 and the element 42 can be connected to one another in a rotationally fixed manner by means of the first switching element SE1, and the rotor 22 and the element 46 can be connected to one another in a rotationally fixed manner by means of the switching element SE2. In addition, in the first embodiment, the second rotor 28 and the element 36 can be coupled to one another in a torque-transmitting manner, in particular in a rotationally fixed manner, by means of the switching element SE3. For this purpose, a second switching part 49 is provided, which can be switched between a third coupling state and a third decoupling state. In particular, the second switching part 49 can, in particular relative to the housing 24 and/or translationally, between at least one of the third coupling states causing the third coupling position and at least one third decoupling position causing the third decoupling state. In the third coupling state, the rotor 28 is rotatably connected to the element 36 by means of the third switching element SE3. In the third decoupling state, the rotor 28 is decoupled from the element 36, so that no torques can be transmitted between the rotor 28 and the element 36 via the switching element SE3 and the second switching part 49 and in particular so that the rotor 28 and the element 36 can be transmitted about the planetary gear set rotation axis can be rotated relative to each other.
Bei der ersten Ausführungsform sind an dem zweiten Element 38 erste Planetenräder 50 und zweite Planetenräder 52 drehbar gehalten, das heißt angeordnet. Die ersten Planetenräder 50 kämmen permanent mit einer ersten Verzahnung des ersten Elements 36, und die zweiten Planetenräder 52 kämmen permanent mit einer dritten Verzahnung des dritten Elements 40. Ferner ist es vorgesehen, dass jeweils, insbesondere genau, eines der ersten Planetenräder 50 mit, insbesondere genau, einem jeweiligen der zweiten Planetenräder 52 kämmt. Das jeweilige Planetenrad 52 kämmt nicht mit der ersten Verzahnung des ersten Elements 36, und das jeweilige Planetenrad 50 kämmt nicht mit der dritten Verzahnung des dritten Elements 40. An dem fünften Element 44 sind dritte Planetenräder 54 drehbar gehalten, das heißt angeordnet, wobei vorzugsweise die Planetenräder 54 weder mit der ersten Verzahnung noch mit der dritten Verzahnung kämmen. Die dritten Planetenräder 54 kämmen permanent mit einer vierten Verzahnung des vierten Elements 42 sowie permanent mit einer sechsten Verzahnung des sechsten Elements 46. Beispielsweise kämmen die Planetenräder 50 weder mit der vierten Zahnung noch mit der sechsten Verzahnung. Ferner kämmen beispielsweise die Planetenräder 52 weder mit der vierten Verzahnung noch mit der sechsten Verzahnung. Dabei ist es vorgesehen, dass jeweils, insbesondere genau, eines der ersten Planetenräder 50 mit, insbesondere genau, einem jeweiligen der dritten Planetenräder 54 kämmt. In the first embodiment, first planet gears 50 and second planet gears 52 are rotatably held, that is, arranged, on the second element 38. The first planetary gears 50 permanently mesh with a first toothing of the first element 36, and the second planetary gears 52 permanently mesh with a third toothing of the third element 40. Furthermore, it is provided that in each case, in particular precisely, one of the first planetary gears 50 with, in particular exactly, one of the second planet gears 52 meshes. The respective planetary gear 52 does not mesh with the first toothing of the first element 36, and the respective planetary gear 50 does not mesh with the third toothing of the third element 40. Third planetary gears 54 are rotatably held on the fifth element 44, that is to say arranged, preferably the Planet gears 54 do not mesh with either the first toothing or the third toothing. The third planetary gears 54 mesh permanently with a fourth toothing of the fourth element 42 and permanently with a sixth toothing of the sixth element 46. For example, the planetary gears 50 do not mesh with either the fourth toothing or the sixth toothing. Furthermore, for example, the planet gears 52 do not mesh with either the fourth toothing or the sixth toothing. It is provided that in each case, in particular precisely, one of the first planetary gears 50 meshes, in particular precisely, with a respective one of the third planetary gears 54.
Bei den ersten Planetenrädern 50 und den dritten Planetenrädern 54 kann es sich um gestufte oder ungestufte Planetenräder handeln. Wenn die beiden Hohlräder (drittes Element 40 und sechstes Element 46) gleiche Durchmesser beziehungsweise gleiche Zähnezahl haben, sind sowohl die ersten Planetenräder 50 und die dritten Planetenräder 54 ungestuft. Wenn die die beiden Hohlräder (drittes Element 40 und sechstes Element 46) ungleiche Durchmesser beziehungsweise ungleiche Zähnezahl haben, ist ein Satz der ersten und dritten Planetenräder 50, 54 ungestuft, der andere Satz gestuft. Das Antriebssystem 10 weist außerdem eine erste Übersetzungsstufe 56 auf, welche hinsichtlich eines ersten Drehmomentenflusses, entlang welchem ober über weichen das jeweilige, erste Abtriebsdrehmoment von der ersten Abtriebswelle 33 auf das erste Fahrzeugrad 14 übertragbar ist, stromab der ersten Abtriebswelle 33 und stromab des Koppelgetriebes 30 und stromauf des Fahrzeugrads 14 in dem ersten Drehmomentenfluss angeordnet ist. Dementsprechend weist das Antriebssystem 10 eine zweite Übersetzungsstufe 58 auf, welche hinsichtlich eines zweiten Drehmomentenflusses, über weichen oder entlang welchem das jeweilige, zweite Abtriebsdrehmoment von der Abtriebswelle 35 auf das zweite Fahrzeugrad 16 übertragbar ist, stromab der zweiten Abtriebswelle 35 und stromab des Koppelgetriebes 30 und stromauf des zweiten Fahrzeugrads 16 in dem zweiten Drehmomentenfluss angeordnet ist. Vorliegend ist die jeweilige Übersetzungsstufe 56, 58 als ein jeweiliger, dritten Planetenradsatz ausgebildet, welcher ein jeweiliges, siebtes Element 60, ein jeweiliges, achtes Element 62 und ein jeweiliges, neuntes Element 64 aufweist. Die Elemente 60, 62 und 64 werden auch als Getriebeteile bezeichnet, wobei ein erstes der Getriebeteile beispielsweise ein drittes Sonnenrad, ein zweites der Getriebeteile ein dritter Planetenträger und ein drittes der Getriebeteile ein drittes Hohlrad ist. Vorliegend ist das Element 60 das dritte Sonnenrad, das Element 62 der dritte Planetenträger und das Element 64 das dritte Hohlrad. An dem Element 62 sind jeweilige, weitere Planetenräder 66 der jeweiligen Übersetzungsstufe 56, 58 drehbar gehalten, wobei das jeweilige Planetenrad 66 gleichzeitig mit dem jeweiligen Element 60 und dem jeweiligen Element 64 kämmt. Vorliegend ist die jeweilige Abtriebswelle 33, 35, insbesondere permanent, drehfest mit dem jeweiligen Element 60 der jeweiligen Übersetzungsstufe 56, 58 verbunden, wobei das jeweilige Element 62 ein jeweiliger Abtrieb oder Ausgang ist, von welchem das jeweilige Fahrzeugrad 14, 16 antreibbar ist. Das jeweilige Element 64 ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem Gehäuse 24 verbunden. The first planetary gears 50 and the third planetary gears 54 can be stepped or unstepped planetary gears. If the two ring gears (third element 40 and sixth element 46) have the same diameter or the same number of teeth, both the first planetary gears 50 and the third planetary gears 54 are unstepped. If the two ring gears (third element 40 and sixth element 46) have unequal diameters or unequal number of teeth, one set of the first and third planetary gears 50, 54 is unstepped and the other set is stepped. The drive system 10 also has a first transmission stage 56, which, with regard to a first torque flow, along which the respective first output torque can be transferred from the first output shaft 33 to the first vehicle wheel 14, downstream of the first output shaft 33 and downstream of the coupling gear 30 and located upstream of the vehicle wheel 14 in the first torque flow. Accordingly, the drive system 10 has a second transmission stage 58, which, with regard to a second torque flow, via which or along which the respective second output torque can be transferred from the output shaft 35 to the second vehicle wheel 16, downstream of the second output shaft 35 and downstream of the coupling gear 30 and is arranged upstream of the second vehicle wheel 16 in the second torque flow. In the present case, the respective transmission stage 56, 58 is designed as a respective third planetary gear set, which has a respective seventh element 60, a respective eighth element 62 and a respective ninth element 64. The elements 60, 62 and 64 are also referred to as transmission parts, with a first of the transmission parts being, for example, a third sun gear, a second of the transmission parts being a third planet carrier and a third of the transmission parts being a third ring gear. In the present case, element 60 is the third sun gear, element 62 is the third planet carrier and element 64 is the third ring gear. Respective additional planet gears 66 of the respective transmission stage 56, 58 are rotatably held on the element 62, the respective planet gear 66 meshing simultaneously with the respective element 60 and the respective element 64. In the present case, the respective output shaft 33, 35 is connected, in particular permanently, in a rotationally fixed manner to the respective element 60 of the respective transmission stage 56, 58, the respective element 62 being a respective output or output from which the respective vehicle wheel 14, 16 can be driven. The respective element 64 is, in particular permanently, connected to the housing 24 in a rotationally fixed manner.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems 10. Bei der zweiten Ausführungsform sind an dem zweiten Element 38 erste Planetenräder 50 drehbar gehalten. An dem fünften Element 44 sind zweite Planetenräder 52 und dritte Planetenräder 54 drehbar gehalten. Die ersten Planetenräder 50 kämmen, insbesondere permanent, mit der ersten Verzahnung und mit der dritten Verzahnung, jedoch vorzugsweise weder mit der vierten Verzahnung noch mit der sechsten Verzahnung. Die zweiten Planetenräder 52 kämmen mit der vierten Verzahnung, aber vorzugsweise nicht mit der sechsten Verzahnung und auch nicht mit der ersten Verzahnung und nicht mit der dritten Verzahnung. Die dritten Planetenräder 54 kämmen mit der sechsten Verzahnung und vorzugsweise nicht mit der vierten Verzahnung und vorzugsweise auch nicht mit der ersten Verzahnung und auch nicht mit der dritten Verzahnung. Insbesondere kämmen die Planetenräder 50 permanent mit der ersten Verzahnung und mit der dritten Verzahnung. Außerdem kämmen die Planetenräder 52 vorzugsweise permanent mit der vierten Verzahnung, und vorzugsweise kämmen die Planetenräder 54 permanent mit der sechsten Verzahnung. Ferner ist es vorgesehen, dass jeweils, insbesondere genau, eines der ersten Planetenräder 50 mit, insbesondere genau, einem jeweiligen der zweiten Planetenräder 52 kämmt. Außerdem ist es vorzugsweise vorgesehen, dass jeweils, insbesondere genau, eines der zweiten Planetenräder 52 mit, insbesondere genau, einem jeweiligen der dritten Planetenräder 54 kämmt. Während somit bei der ersten Ausführungsform der erste Planetenradsatz 32 als Doppelplanetenradsatz, beziehungsweise das zweite Element 38 alsDoppelplanetenträger, ausgebildet ist, ist bei der zweiten Ausführungsform der zweite Planetenradsatz 34 beziehungsweise das fünfte Element 44 als Doppelplanetenradsatz beziehungsweise als Doppelplanetenträger ausgebildet. Bei der ersten Ausführungsform ist das fünfte Element 44 als Einfachplanetenträger ausgebildet, wobei bei der zweiten Ausführungsform das zweite Element 38 als Einfachplanetenträger ausgebildet ist. Fig. 2 shows a second embodiment of the electric drive system 10. In the second embodiment, first planet gears 50 are rotatably held on the second element 38. Second planet gears 52 and third planet gears 54 are rotatably held on the fifth element 44. The first planet gears 50 mesh, in particular permanently, with the first toothing and with the third toothing, but preferably neither with the fourth toothing nor with the sixth toothing. The second planet gears 52 mesh with the fourth toothing, but preferably not with the sixth toothing and also not with the first toothing and not with the third toothing. The third planet gears 54 mesh with the sixth toothing and preferably not with the fourth toothing and preferably not with that either first toothing and not with the third toothing. In particular, the planet gears 50 mesh permanently with the first toothing and with the third toothing. In addition, the planetary gears 52 preferably permanently mesh with the fourth gearing, and preferably the planetary gears 54 permanently mesh with the sixth gearing. Furthermore, it is provided that in each case, in particular precisely, one of the first planetary gears 50 meshes, in particular precisely, with a respective one of the second planetary gears 52. In addition, it is preferably provided that in each case, in particular precisely, one of the second planetary gears 52 meshes, in particular precisely, with a respective one of the third planetary gears 54. While in the first embodiment the first planetary gear set 32 is designed as a double planetary gear set or the second element 38 as a double planetary carrier, in the second embodiment the second planetary gear set 34 or the fifth element 44 is designed as a double planetary gear set or as a double planetary carrier. In the first embodiment, the fifth element 44 is designed as a simple planetary carrier, whereas in the second embodiment, the second element 38 is designed as a simple planetary carrier.
Bei der zweiten Ausführungsform ist eine Anbindung der zweiten Abtriebswelle 35 an das zweite Element 38 sowie an das drehfest mit dem zweiten Element 38 verbundene fünfte Element 44 axial zwischen den beiden Planetenradsätzen 32, 34 angeordnet. In the second embodiment, a connection of the second output shaft 35 to the second element 38 and to the fifth element 44, which is non-rotatably connected to the second element 38, is arranged axially between the two planetary gear sets 32, 34.
Fig. 3 zeigt eine Schalttabelle, anhand derer drei auch als Modi oder Betriebsmodi bezeichnete Betriebe A, B und C des elektrischen Antriebssystems 10 veranschaulicht sind. Für den oder in dem Betrieb A ist das erste Schaltelement SE1 geschlossen, das zweite Schaltelement SE2 offen und das dritte Schaltelement SE3 geschlossen. Für den oder in dem Betrieb B ist das erste Schaltelement SE1 offen, das zweite Schaltelement SE2 geschlossen und das dritte Schaltelement SE3 offen. Für den oder in dem Betrieb C ist das erste Schaltelement SE1 offen, das zweite Schaltelement SE2 geschlossen und das dritte Schaltelement SE3 geschlossen. Beispielsweise ist der Betrieb A ein erster Torque-Shift-Betrieb, welcher auch als erster Drehmomentenverschiebungsbetrieb bezeichnet wird. Beispielsweise ist der zweite Betrieb B ein Effizienz-Betrieb des Antriebssystems 10. Beispielsweise ist der Betrieb C ein zweiter Torque-Shift-Betrieb, welcher auch als zweiter Drehmomentenverschiebungsbetrieb des Antriebssystems 10 bezeichnet wird. 3 shows a switching table, based on which three operations A, B and C of the electric drive system 10, also referred to as modes or operating modes, are illustrated. For or in operation A, the first switching element SE1 is closed, the second switching element SE2 is open and the third switching element SE3 is closed. For or in operation B, the first switching element SE1 is open, the second switching element SE2 is closed and the third switching element SE3 is open. For or in operation C, the first switching element SE1 is open, the second switching element SE2 is closed and the third switching element SE3 is closed. For example, operation A is a first torque shift operation, which is also referred to as a first torque shift operation. For example, the second operation B is an efficiency operation of the drive system 10. For example, the operation C is a second torque shift operation, which is also referred to as a second torque shift operation of the drive system 10.
Fig. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung eine dritte Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems 10. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform nur in zweierlei Hinsicht: als Alternative zu der Anordnung der Übersetzungsstufen 56, 58 sind die Übersetzungsstufen 56, 58 bei der dritten Ausführungsform hinsichtlich eines von den elektrischen Maschinen 18, 25 ausgehenden Drehmomentenflusses stromaufwärts von dem Koppelgetriebe 30 angeordnet; es ist zusätzlich ein viertes Schaltelement SE4 vorgesehen, mittels welchem der erste Rotor 22 mit dem zweiten Rotor 28 gekoppelt werden kann, wobei das vierte Schaltelement SE4 hinsichtlich des von den elektrischen Maschinen 18, 25 ausgehenden Drehmomentenflusses stromaufwärts von dem Koppelgetriebe 30 angeordnet ist. 4 shows a schematic representation of a third embodiment of the electric drive system 10. The third embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 only in two respects: As an alternative to the arrangement of the transmission stages 56, 58, the transmission stages 56, 58 in the third embodiment are arranged upstream of the coupling gear 30 with regard to a torque flow emanating from the electric machines 18, 25; A fourth switching element SE4 is additionally provided, by means of which the first rotor 22 can be coupled to the second rotor 28, the fourth switching element SE4 being arranged upstream of the coupling gear 30 with regard to the torque flow emanating from the electrical machines 18, 25.
Beide genannten Unterschiede können selbstverständlich in gleicher weise auch bei der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform zur Anwendung kommen. Beide genannten Unterschiede sind jeweils für sich vorteilhaft und können jedes für sich genommen vorteilhaft auf die erste oder die zweite Ausführungsform angewandt werden. Both differences mentioned can of course also be used in the same way in the second embodiment shown in FIG. Both differences mentioned are advantageous in their own right and can each be applied advantageously to the first or second embodiment.
Bei der dritten Ausführungsform ist der zweite Rotor 28 drehfest mit dem siebten Element 60 der zweiten Übersetzungsstufe 58 verbunden. Das achte Element 62 der zweiten Übersetzungsstufe 58 ist mittels des dritten Schaltelementes SE3 drehfest mit dem ersten Element 36 verbindbar. Die zweite Übersetzungsstufe 56 ist dabei vorteilhaft axial auf einer der ersten elektrischen Maschine 18 abgewandten Seite der zweiten elektrischen Maschine 28 angeordnet. In the third embodiment, the second rotor 28 is connected in a rotationally fixed manner to the seventh element 60 of the second transmission stage 58. The eighth element 62 of the second transmission stage 58 can be connected in a rotationally fixed manner to the first element 36 by means of the third switching element SE3. The second translation stage 56 is advantageously arranged axially on a side of the second electrical machine 28 facing away from the first electrical machine 18.
Das dritte Schaltelement SE3 kann bei der dritten Ausführungsform hinsichtlich des von der zweiten elektrischen Maschine 25 ausgehenden Drehmomentenflusses alternativ auch zwischen der zweiten elektrischen Maschine 28 und der zweiten Übersetzungsstufe 58 angeordnet sein. In the third embodiment, the third switching element SE3 can alternatively also be arranged between the second electrical machine 28 and the second transmission stage 58 with regard to the torque flow emanating from the second electrical machine 25.
Ferner ist bei der dritten Ausführungsform der erste Rotor 22 drehfest mit dem siebten Element 60 der ersten Übersetzungsstufe 56 verbunden, wobei das achte Element 62 der ersten Übersetzungsstufe 56 mittels des ersten Schaltelementes SE1 drehfest mit dem vierten Element 42 verbunden werden kann und mittels des zweiten Schaltelementes SE2 drehfest mit dem sechsten Element 46 verbunden werden kann. Furthermore, in the third embodiment, the first rotor 22 is connected in a rotationally fixed manner to the seventh element 60 of the first transmission stage 56, wherein the eighth element 62 of the first transmission stage 56 can be connected in a rotationally fixed manner to the fourth element 42 by means of the first switching element SE1 and by means of the second switching element SE2 can be connected in a rotationally fixed manner to the sixth element 46.
Mittels des vierten Schaltelementes SE4 kann der erste Rotor 22 drehfest mit dem zweiten Rotor 28 verbunden werden. Bei geschlossenem viertem Schaltelement SE4 und geöffnetem dritten Schaltelement SE3 können gleichzeitig beide elektrische Maschinen 18, 25 ihre Leistung über das vierte Element 42 oder über das sechste Element 46 in das Koppelgetriebe 30 einleiten. By means of the fourth switching element SE4, the first rotor 22 can be connected to the second rotor 28 in a rotationally fixed manner. When the fourth switching element SE4 is closed and the third switching element SE3 is open, both electrical machines can operate at the same time 18, 25 introduce their power into the coupling gear 30 via the fourth element 42 or via the sixth element 46.
Dem vierten Schaltelement SE4 ist in dem dritten Ausführungsbeispiel ein drittes Schaltteil 67 zugeordnet. In the third exemplary embodiment, a third switching part 67 is assigned to the fourth switching element SE4.
Im Falle der dritten Ausführungsform ist das zweite Element 38 ohne eine zwischengeschaltete weitere Übersetzungsstufe mit dem zweiten Fahrzeugrad 16, insbesondere drehfest, gekoppelt. Das dritte Element 40 ist ohne eine zwischengeschaltete weitere Übersetzungsstufe mit dem ersten Fahrzeugrad 14, insbesondere drehfest, gekoppelt. In the case of the third embodiment, the second element 38 is coupled, in particular in a rotationally fixed manner, to the second vehicle wheel 16 without an additional intermediate transmission stage. The third element 40 is coupled, in particular in a rotationally fixed manner, to the first vehicle wheel 14 without an additional intermediate transmission stage.
Bezugszeichenliste Reference symbol list
10 elektrisches Antriebssystem10 electric drive system
12 Fahrzeugachse 12 vehicle axle
14 Fahrzeugrad 14 vehicle wheel
16 Fahrzeugrad 16 vehicle wheel
18 erste elektrische Maschine18 first electric machine
20 erster Stator 20 first stator
22 erster Rotor 22 first rotor
24 Gehäuse 24 cases
25 zweite elektrische Maschine25 second electric machine
26 zweiter Stator 26 second stator
28 zweiter Rotor 28 second rotor
30 Koppelgetriebe 30 coupling gears
32 erster Planetenradsatz32 first planetary gear set
33 erste Abtriebswelle 33 first output shaft
34 zweiter Planetenradsatz34 second planetary gear set
35 zweite Abtriebswelle 35 second output shaft
36 erstes Element 36 first element
38 zweites Element 38 second element
40 drittes Element 40 third element
42 viertes Element 42 fourth element
44 fünftes Element 44 fifth element
46 sechstes Element 46 sixth element
48 erstes Schaltteil 48 first switching part
49 zweites Schaltteil 49 second switching part
50 erstes Planetenrad 50 first planetary gear
52 zweites Planetenrad 52 second planetary gear
54 drittes Planetenrad 54 third planetary gear
56 erste Übersetzungsstufe56 first translation stage
58 zweite Übersetzungsstufe58 second translation stage
60 siebtes Element 60 seventh element
62 achtes Element 62 eighth element
64 neuntes Element 64 ninth element
66 weiteres Planetenrad 66 another planetary gear
67 drittes Schaltteil 67 third switching part
SE1 erstes Schaltelement SE2 zweites SchaltelementSE1 first switching element SE2 second switching element
SE3 drittes SchaltelementSE3 third switching element
SE4 viertes SchaltelementSE4 fourth switching element
A erster Betrieb A first operation
B zweiter Betrieb B second operation
C dritter Betrieb C third operation

Claims

Patentansprüche Elektrisches Antriebssystem (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten elektrischen Maschine (18) mit einem ersten Rotor (22), mit einer zweiten elektrischen Maschine (25) mit einem zweiten Rotor (28), und mit einem Koppelgetriebe (30), welches aufweist: Claims Electric drive system (10) for a motor vehicle, with a first electric machine (18) with a first rotor (22), with a second electric machine (25) with a second rotor (28), and with a coupling gear (30), which has:
- eine erste Abtriebswelle (33) und eine zweite Abtriebswelle (35), welche dazu ausgebildet sind, Abtriebsdrehmomente aus dem Koppelgetriebe (30) auszuleiten, - a first output shaft (33) and a second output shaft (35), which are designed to transfer output torques from the coupling gear (30),
- einen ersten Planetenradsatz (32) mit einem ersten Element (36), einem drehfest mit der zweiten Abtriebswelle (35) verbundenen, zweiten Element (38) und einem drehfest mit der ersten Abtriebswelle (33) verbundenen, dritten Element (40) und- a first planetary gear set (32) with a first element (36), a second element (38) connected in a rotationally fixed manner to the second output shaft (35) and a third element (40) connected in a rotationally fixed manner to the first output shaft (33) and
- einen zweiten Planetenradsatz (34) mit einem vierten Element (42), einem drehfest mit dem zweiten Element (38) verbundenen, fünften Element (44) und einem sechsten Element (46) aufweist, gekennzeichnet durch: - a second planetary gear set (34) with a fourth element (42), a fifth element (44) connected in a rotationally fixed manner to the second element (38) and a sixth element (46), characterized by:
- ein erstes Schaltelement (SE1), welches dazu ausgebildet ist, den ersten Rotor (22) derart mit dem vierten Element (42) zu koppeln, dass von der ersten elektrischen Maschine (18) über den ersten Rotor (22) bereitgestellte, erste Antriebsdrehmomente an dem vierten Element (42) in das Koppelgetriebe (30) einleitbar sind, - a first switching element (SE1), which is designed to couple the first rotor (22) to the fourth element (42) in such a way that first drive torques provided by the first electrical machine (18) via the first rotor (22). can be introduced into the coupling gear (30) on the fourth element (42),
- ein zweites Schaltelement (SE2), welches dazu ausgebildet ist, den ersten Rotor (22) derart mit dem sechsten Element (46) zu koppeln, dass die von der ersten elektrischen Maschine (18) über den ersten Rotor (22) bereitgestellten, ersten Antriebsdrehmomente an dem sechsten Element (46) in das Koppelgetriebe (30) einleitbar sind, und - a second switching element (SE2), which is designed to couple the first rotor (22) to the sixth element (46) in such a way that the first ones provided by the first electrical machine (18) via the first rotor (22). Drive torques on the sixth element (46) can be introduced into the coupling gear (30), and
- ein drittes Schaltelement (SE3), welches dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor (28) derart mit dem ersten Element (36) zu koppeln, dass von der zweiten elektrischen Maschine (25) über den zweiten Rotor (28) bereitgestellte, zweite Antriebsdrehmomente an dem ersten Element (36) in das Koppelgetriebe (30) einleitbar sind. Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (38) als ein erster Planetenträger und das fünfte Element (44) als ein zweiter Planetenträger ausgebildet ist. Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: - A third switching element (SE3), which is designed to couple the second rotor (28) to the first element (36) in such a way that the second Electric machine (25) via the second rotor (28), second drive torques on the first element (36) can be introduced into the coupling gear (30). Electric drive system (10) according to claim 1, characterized in that the second element (38) is designed as a first planet carrier and the fifth element (44) is designed as a second planet carrier. Electric drive system (10) according to claim 2, characterized in that:
- an dem zweiten Element (38) erste Planetenräder (50) und zweite Planetenräder (52) drehbar gehalten sind, - first planet gears (50) and second planet gears (52) are rotatably held on the second element (38),
- die ersten Planetenräder (50) permanent mit einer ersten Verzahnung des ersten Elementes (36) kämmen, - the first planet gears (50) permanently mesh with a first toothing of the first element (36),
- die zweiten Planetenräder (52) permanent mit einer dritten Verzahnung des dritten Elementes (40) kämmen, - the second planet gears (52) permanently mesh with a third toothing of the third element (40),
- jeweils eines der ersten Planetenräder (50) mit einem jeweiligen der zweiten Planetenräder (52) kämmt, - one of the first planet gears (50) meshes with a respective one of the second planet gears (52),
- an dem fünften Element (44) dritte Planetenräder (54) drehbar gehalten sind,- third planet gears (54) are rotatably held on the fifth element (44),
- die dritten Planetenräder (54) permanent mit einer vierten Verzahnung des vierten Elementes (42) sowie permanent mit einer sechsten Verzahnung des sechsten Elementes (46) kämmen und - the third planet gears (54) permanently mesh with a fourth toothing of the fourth element (42) and permanently with a sixth toothing of the sixth element (46) and
- jeweils eines der ersten Planetenräder (50) mit einem jeweiligen der dritten Planetenräder (54) kämmt. Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: - One of the first planet gears (50) meshes with a respective one of the third planet gears (54). Electric drive system (10) according to claim 2, characterized in that:
- an dem zweiten Element (38) erste Planetenräder (50) drehbar gehalten sind,- first planet gears (50) are rotatably held on the second element (38),
- an dem fünften Element (44) zweite Planetenräder (52) und dritte Planetenräder (54) drehbar gehalten sind, - second planet gears (52) and third planet gears (54) are rotatably held on the fifth element (44),
- die ersten Planetenräder (50) mit einer ersten Verzahnung des ersten Elementes (36) und mit einer dritten Verzahnung des dritten Elementes (40) kämmen,- the first planet gears (50) mesh with a first toothing of the first element (36) and with a third toothing of the third element (40),
- die zweiten Planetenräder (52) mit einer vierten Verzahnung des vierten Elementes (42) kämmen, - die dritten Planetenräder (54) mit einer sechsten Verzahnung des sechsten Elementes (46) kämmen, - the second planet gears (52) mesh with a fourth toothing of the fourth element (42), - the third planet gears (54) mesh with a sixth toothing of the sixth element (46),
- jeweils eines der ersten Planetenräder (50) mit einem jeweiligen der zweiten Planetenräder (52) kämmt und - one of the first planet gears (50) meshes with a respective one of the second planet gears (52) and
- jeweils eines der zweiten Planetenräder (52) mit einem jeweiligen der dritten Planetenräder (54) kämmt. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - One of the second planet gears (52) meshes with a respective one of the third planet gears (54). Electric drive system (10) according to one of the preceding claims, characterized by:
- eine erste Übersetzungsstufe (56), welche hinsichtlich eines Drehmomentenflusses stromab der ersten Abtriebswelle (33) und stromab des Koppelgetriebes (30) angeordnet ist, und - a first transmission stage (56), which is arranged downstream of the first output shaft (33) and downstream of the coupling gear (30) with regard to a torque flow, and
- eine zweite Übersetzungsstufe (58), welche hinsichtlich eines Drehmomentenflusses stromab der zweiten Abtriebswelle (35) und stromab des Koppelgetriebes (30) angeordnet ist. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (36) als ein erstes Sonnenrad, das dritte Element (40) als ein erstes Hohlrad, das vierte Element (42) als ein zweites Sonnenrad und das sechste Element (46) als ein zweites Hohlrad ausgebildet ist. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (SE1) dazu ausgebildet ist, den ersten Rotor (22) drehfest mit dem vierten Element (42) zu koppeln. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (SE2) dazu ausgebildet ist, den ersten Rotor (22) drehfest mit dem sechsten Element (46) zu koppeln. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Schaltelement (SE3) dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor (28) drehfest mit dem ersten Element (36) zu koppeln. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems (10) nach einem der- A second transmission stage (58), which is arranged downstream of the second output shaft (35) and downstream of the coupling gear (30) with regard to a torque flow. Electric drive system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the first element (36) as a first sun gear, the third element (40) as a first ring gear, the fourth element (42) as a second sun gear and the sixth Element (46) is designed as a second ring gear. Electric drive system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the first switching element (SE1) is designed to couple the first rotor (22) to the fourth element (42) in a rotationally fixed manner. Electric drive system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the second switching element (SE2) is designed to couple the first rotor (22) to the sixth element (46) in a rotationally fixed manner. Electric drive system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the third switching element (SE3) is designed to couple the second rotor (28) to the first element (36) in a rotationally fixed manner. Method for operating an electric drive system (10) according to one of
Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für einen ersten Torque-Shift-Betrieb (A) des Antriebssystems (10) das erste Schaltelement (SE1) geschlossen, das zweite Schaltelement (SE2) offen und das dritte Schaltelement (SE3) geschlossen ist. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Effizienz-Betrieb (B) des Antriebssystems (10) das erste Schaltelement (SE1) offen, das zweite Schaltelement (SE2) geschlossen sowie das dritte Schaltelement (SE3) offen ist. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für einen zweiten Torque-Shift-Betrieb (C) des Antriebssystems (10) das erste Schaltelement (SE1) offen, das zweite Schaltelement (SE2) geschlossen ist und das dritte Schaltelement (SE3) geschlossen ist. Claims 1 to 9, characterized in that for a first torque shift operation (A) of the drive system (10), the first switching element (SE1) is closed, the second switching element (SE2) is open and the third switching element (SE3) is closed. Method for operating an electric drive system (10) according to one of claims 1 to 9, characterized in that for efficient operation (B) of the drive system (10) the first switching element (SE1) is open, the second switching element (SE2) is closed and the third switching element (SE3) is open. Method for operating an electric drive system (10) according to one of claims 1 to 9, characterized in that for a second torque shift operation (C) of the drive system (10), the first switching element (SE1) is open, the second switching element (SE2 ) is closed and the third switching element (SE3) is closed.
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