WO2023217513A1 - 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

Info

Publication number
WO2023217513A1
WO2023217513A1 PCT/EP2023/060488 EP2023060488W WO2023217513A1 WO 2023217513 A1 WO2023217513 A1 WO 2023217513A1 EP 2023060488 W EP2023060488 W EP 2023060488W WO 2023217513 A1 WO2023217513 A1 WO 2023217513A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drive system
rotor
switching element
output shaft
torque
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/060488
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Hahn
Carsten Gitt
Tobias Schilder
Original Assignee
Mercedes-Benz Group AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mercedes-Benz Group AG filed Critical Mercedes-Benz Group AG
Publication of WO2023217513A1 publication Critical patent/WO2023217513A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2036Electric differentials, e.g. for supporting steering vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/02Arrangement or mounting of electrical propulsion units comprising more than one electric motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • F16H48/11Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears having intermeshing planet gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/36Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91Electric vehicles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • F16H2048/104Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears characterised by two ring gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • F16H2048/106Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears characterised by two sun gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/36Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs
    • F16H2048/364Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs using electric or hydraulic motors

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 for a motor vehicle 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 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 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, although it is conceivable that the machine axes of rotation are 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 drive system 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 receive the first of the output torques from the coupling gear to discharge
  • the second output shaft is designed to discharge 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 coupling gear has a first planetary gear set, which has a first element, a second element and a third element.
  • 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 sixth element is, in particular permanently, connected in a rotationally fixed manner to the second output shaft.
  • 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 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.
  • a first of the components is a second sun gear
  • a second of the components is a second planet carrier
  • 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 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, it being conceivable that the respective planetary gear set rotation axis is spaced from the machine rotation axis.
  • the respective planetary gear set rotation axes coincide with the respective machine rotation axis, so that, for example, 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 sixth element are connected to one another in a rotationally fixed manner is to be understood to mean 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 or second planetary gear set rotation axis, with the same angular velocity, in particular relative to the housing.
  • 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.
  • 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 can be switched between a coupling state that connects the components to one another in a rotationally fixed manner and a decoupling state in which the components are decoupled from one another and relative to one another are rotatable to each other, in particular about the component rotation axis, so that no torques can be transmitted between the components, but the components are always or always, therefore permanently connected or coupled to one another in a rotationally fixed manner.
  • rotationally fixed means that two elements are connected to one another in a rotationally fixed manner if 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 axis of rotation.
  • rotationally fixed means in particular the following: Two rotatably mounted components are connected to one another in a rotationally fixed manner if they are coaxial with one another are arranged and are connected to one another in such a way that they rotate at the same angular speed.
  • the first rotor is coupled to the second element, in particular in a torque-transmitting and most particularly rotating manner, in such a way that the first drive torques provided or able to be provided by the first electric machine via the first rotor are applied to the second element, that is to say can be introduced into the coupling gear via the second element.
  • the first rotor is coupled to the second element in such a way that the respective first drive torque, starting from the first electric machine and thus starting from the first rotor, can be introduced to the second element or into the coupling gear via the second element .
  • the electric drive system has a first switching element, which is designed to connect the first output shaft to the first element in a rotationally fixed manner.
  • the first output shaft can be connected to the first element in a rotationally fixed manner by means of the first switching element.
  • the first rotor is coupled, in particular permanently, torque-transmitting, in particular non-rotatably, to the second element, that is, connected.
  • the first switching element can be switched between a first coupling state and a first decoupling state.
  • the first coupling state the first output shaft is connected to the first element in a rotationally fixed manner by means of the first switching element.
  • the first switching element allows relative rotations between the output shaft and the first element about the first planetary gear set rotation axis.
  • the first switching element can be moved, 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 first decoupling position causing the first decoupling state.
  • a second switching element is also provided, which is designed or intended to connect the first output shaft to the third element in a rotationally fixed manner.
  • the first output shaft can be connected to the third element in a rotationally fixed manner by means of the second switching element.
  • the second switching element can switch between a second coupling state and a second Decoupling state can be switched.
  • the first output shaft is rotationally connected to the third element by means of the second switching element.
  • the second switching element allows relative rotations between the first output shaft and the third element about the first planetary gear set rotation axis.
  • 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.
  • the electric drive system also includes a third switching element, which is designed or intended to couple the second rotor to the fourth element, in particular in a torque-transmitting and most particularly non-rotatable manner, in such a way that the second rotor is provided or can be provided by the second electrical machine via the second rotor , second drive torques can be introduced on the fourth element or via the fourth element into the coupling gear.
  • the third switching element is designed or intended to couple the second rotor to the fourth element in such a way that the respective second drive torque, starting from the second electric machine or from the second rotor, is transmitted to the fourth element or via the fourth Element can be introduced into the coupling gear.
  • the second rotor can be coupled to the fourth element in a torque-transmitting manner, in particular in a rotationally fixed manner.
  • the third switching element can be switched between a third coupling state and a third decoupling state.
  • the third coupling state the second rotor is coupled to the fourth element in a torque-transmitting manner, in particular in a rotationally fixed manner, by means of the third switching element.
  • the third decoupling state the second rotor is decoupled from the fourth element, so that no torques can be transmitted between the second rotor and the fourth element via the third switching element.
  • the third switching element allows relative rotations between the second rotor and the fourth element about the second planetary gear set rotation axis in the third decoupling state.
  • 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 invention enables the realization of a particularly compact and therefore space-saving coupling structure with an advantageously large number of functionalities.
  • the respective gear element is rotatably connected to a respective shaft of the first planetary gear set, in particular permanently, or that it also forms this respective shaft.
  • the respective component is rotatably connected to a respective shaft of the second planetary gear set, in particular permanently, or forms this shaft.
  • the second element is the first planet carrier and the fifth element is the second planet carrier.
  • a further embodiment is characterized in that first planet gears are rotatably held, that is, arranged on the second element.
  • the first planet gears mesh, in particular permanently, with a first toothing of the first element.
  • the first planet gears mesh, in particular simultaneously and/or permanently, with a third toothing of the third element.
  • Second planet gears and third planet gears are preferably rotatably held on the fifth element, that is, arranged.
  • the second planet gears mesh, in particular permanently, with a fourth toothing of the fourth element, and the third planet gears mesh, in particular permanently, with a sixth toothing of the sixth element.
  • the first planetary gears do not mesh with the fourth toothing and not with the sixth toothing and preferably also not with the second planetary gears and not with the third planetary gears.
  • the second planet gears do not mesh with the first toothing and not with the third toothing and also not with the sixth toothing.
  • the third planet gears do not mesh with the first toothing and not with the third toothing and also not with the fourth toothing.
  • one of the second planet gears meshes, in particular precisely, with a respective one of the third planet gears, in particular permanently. This allows a particularly compact design of the electric drive system to be represented.
  • ordinal words referred to as ordinals such as “first”, “first”, “second”, “second”, etc., are not necessarily used to indicate a number or set of elements or to imply, but in order to be able to clearly refer to terms to which the ordinal number words are assigned or to which the ordinal number words refer.
  • a first transmission stage is provided, which is arranged downstream of the first output shaft and the coupling gear and in particular upstream of a first of the vehicle wheels with respect to a first torque flow, for example the respective first output torque along the first torque flow from the Coupling gear and the first output shaft can be transmitted via the first gear ratio to or on the first vehicle wheel, so that the first gear ratio is arranged in the first torque flow and downstream of the first output shaft and 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.
  • 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 the second ring gear
  • a further embodiment is characterized in that the third switching element is designed to couple the second rotor to the fourth element in a rotationally fixed manner.
  • the second rotor can be coupled to the fourth element in a rotationally fixed manner, that is to say connected, by means of the third switching element.
  • the third switching element allows relative rotations to occur between the second rotor, in particular about the second planetary gear set rotation axis and the fourth element, whereby no torques can be transmitted between the second rotor and the fourth element.
  • a particularly advantageous drive can be realized in a particularly space-saving manner.
  • a second aspect of the invention relates to a method for operating the 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 switching element is closed, the second switching element is open and the third switching element is closed for a first torque shift operation of the drive system, also referred to as a first torque shift operation.
  • the first switching element is open, the second switching element is closed and the third switching element is open for efficient operation of the drive system.
  • 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 is closed
  • that third switching element are closed.
  • the first torque shift operation for example, in relation to the electrical machines, only one of the electrical machines drives the vehicle wheels, or one of the electrical machines drives the vehicle wheels predominantly, i.e. significantly more strongly, compared to the other electrical machine, wherein a distribution of the drive torque provided or able to be provided by the electric machines via their rotors to the two vehicle wheels depends on a torque ratio and/or a speed ratio of the electric machines to one another.
  • the vehicle wheels and thus the motor vehicle are driven in relation to the two electric machines exclusively by means of one of the electric machines, in particular while the vehicle wheels are not driven by the other electric machine, in particular while the other electric machine is disabled.
  • efficient operation for example, there is a 50:50 distribution of the respective drive torque provided by one electric machine between the two output shafts or the vehicle wheels.
  • the vehicle wheels are driven by means of both electric machines, in particular simultaneously, in particular with a 50:50 distribution of the drive torque provided by the electric machines via their rotors on the output shafts and thus the vehicle wheels,
  • both electric machines drive the vehicle wheels with equal power.
  • the second torque shift operation is a boost operation in which, for example, the motor vehicle can be accelerated particularly strongly.
  • 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 that is different from the basic distribution to the output shafts and via these to the Vehicle wheels are divided or distributed, for example by varying the operation of the other electric machine, that is, for example by varying a torque provided by the other electric machine, in particular by the rotor of the other electric machine, for driving or braking the coupling gear, said distribution varies can be.
  • 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, 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 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, namely a first vehicle wheel 14 and a second vehicle wheel 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 are ground contact elements of the motor vehicle, which can be supported or is supported downwards on a floor in the vertical direction of the vehicle via the ground contact elements. 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 vehicle wheels 14 and 16 roll, in particular directly, on the ground.
  • 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 is by means of the stator 20 can be driven and thereby rotatable 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. 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.
  • the axial direction therefore means the direction of an axis of rotation of the rotors 22, 28 of the electrical machines 18, 25, which in the exemplary embodiments shown here are arranged coaxially to one another, whose axes of rotation are therefore the same.
  • the term “axial” always refers to the axis of rotation of the electrical machines 18, 25.
  • the drive system 10 also includes 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 results Output torque 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 can be driven by the output shaft 33 and thus via the output shaft 33 by the coupling gear 30 and 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 electrical 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 first planetary gear set 32 has a first element 36, a second element 38 and a third element 40.
  • the 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 element 38 is a first planet carrier, which is also referred to as the 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.
  • Both planetary gear sets 32, 34 are arranged coaxially to the axis of rotation of the rotors 22, 28 in the exemplary embodiments.
  • the fifth element 44 is connected, in particular permanently, to the second element 38 in a rotationally fixed manner.
  • the sixth element 46 is connected, in particular permanently, in a rotationally fixed manner to the second output shaft 35.
  • the first rotor 22 is, in particular torque-transmitting and in particular rotationally fixed, coupled to the second element 38 and thus to the fifth element 44, that is to say connected in such a way that the first rotor 22 is provided or can be provided by the first electric machine 18 via the first rotor 22 Drive torques on the second element 38 or via the second element 38 can be introduced into the coupling gear 30.
  • the first rotor 22 is coupled, in particular permanently, in a rotationally fixed manner to the second element 38, that is to say connected.
  • the drive system 10 has a first switching element SE1, which is designed to connect the first output shaft 33 to the first element 36 in a rotationally fixed manner.
  • a second switching element SE2 is also provided, which is designed to connect the first output shaft 33 to the third element 40 in a rotationally fixed manner.
  • a switching part 48 common to the switching elements SE1 and SE2 is provided, which is designed, for example, as a sliding sleeve and can be switched between a first state and a second state.
  • the 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 output shaft 33 in the first state, i.e. in the first coupling state, the output shaft 33 is connected in a rotationally fixed manner to the first element 36 by means of the switching part 48 and by means of the switching element SE1.
  • the output shaft 33 is connected in a rotationally fixed manner to the third element 40 by means of the switching part 48 and by means of the second switching element SE2.
  • the output shaft 33 is decoupled from the element 36, such that no torque can be transmitted between the output shaft 33 and the element 36 via the switching part 48 and the switching element SE1 and so that the output shaft 33 and the element 36 can be rotated relative to one another about a planetary gear set rotation axis common to the planetary gear sets 32 and 34.
  • the output shaft 33 is decoupled from the element 40 in such a way that no torque can be transmitted between the output shaft 33 and the element 40 via the switching part 48 and the switching element SE2 and so that the output shaft 33 and the element 40 can be rotated relative to each other about the planetary gear set rotation axis.
  • the switching element SE1 and/or SE2 is a positive switching element, in particular a claw clutch, also simply referred to as a claw.
  • the drive system 10 also includes a third switching element SE3, which is designed to couple the second rotor 28, in particular torque-transmitting and most particularly rotationally fixed, to the fourth element 42, that is to say to connect the second rotor 28 via second drive torques provided or able to be provided to the second rotor 28 on the fourth Element 42 or via the fourth element 42 can be introduced into the coupling gear 30.
  • the switching element SE3 is assigned a switching part 49, which can be switched between a third coupling state and a third decoupling state.
  • the switching part 49 can be moved, in particular translationally and/or relative to the housing 24, between a third coupling position causing the third coupling state and a third decoupling position causing the third decoupling state.
  • the second rotor 28 is connected to the element 42 in a torque-transmitting, in particular rotating, manner by means of the switching element SE3 and by means of the switching part 49.
  • the rotor 28 is decoupled from the element 42 in such a way that no torque can be transmitted between the rotor 28 and the element 42 via the switching element SE3 and the switching part 49, so that relative rotations between the rotor 28 occur in particular about the planetary gear set rotation axis and element 42 are allowed.
  • first planet gears 50 are rotatably held on the second element 38.
  • the first planetary gears 50 mesh with a first toothing of the first element 36 and with a third toothing of the third element 40.
  • Second planetary gears 52 are rotatably held on the fifth element 44, which is connected in a rotationally fixed manner to the second element 38, and on the fifth Element 44 also holds third planet gears 54 rotatably.
  • the second planetary gears 52 mesh with a fourth toothing of the fourth element 42
  • the third planetary gears 54 mesh with a sixth toothing of the sixth element 46.
  • one of the second planetary gears 52 meshes, in particular precisely, with a respective one of the third Planetary gears 54.
  • One of the first planetary gears 50 also meshes with one of the third planetary gears 54.
  • the element 44 is therefore designed as a double planetary carrier, so that, for example, the planetary gearset 34 is designed as a double planetary gearset.
  • the first planetary gears 50 or the third planetary gears 54 can be designed as stepped planetary gears. If the first ring gear (third element 40) and the second ring gear (sixth element 46) have the same diameter or the same number of teeth, both the first planet gears 50 and the third planet gears 54 are designed as unstepped planet gears. If the two ring gears mentioned (third element 40, sixth element 46) have different diameters or numbers of teeth, either the first planetary gears 50 are stepped and the third planetary gears 54 are unstepped, or the first planetary gears 50 are unstepped and the third planetary gears are stepped.
  • the electric drive system 10 has a first transmission stage 56, which is arranged downstream of the first output shaft 33 and downstream of the coupling gear 30 and upstream of the first vehicle wheel 14 with respect to a first torque flow, so that the respective first output torque from the output shaft 33 via the first Gear ratio 56 can be transferred to or on the vehicle wheel 14.
  • a second transmission stage 58 is also provided, which is arranged downstream of the second output shaft 35 and downstream of the coupling gear 30 and upstream of the vehicle wheel 16 with regard to a second torque flow. The respective second output torque can thus be transmitted from the output shaft 35 to the second vehicle wheel 16 via the second gear ratio 58. From Fig.
  • the respective transmission stage 56, 58 is a respective, further planetary gear set, which has a respective, seventh element 60, a respective, eighth element 62 and a respective, ninth element 64.
  • the respective element 60 is a respective further sun gear
  • the respective element 62 is a respective further planet carrier
  • the respective element 64 is a respective further sun gear.
  • the respective element 64 is connected to the housing 24, in particular permanently, in a rotationally fixed manner. Additional planet gears 66 are rotatably held on the respective element 62.
  • the respective element 62 serves as an output of the respective transmission stage 56, 58, from whose output the respective vehicle wheel 14, 16 can be driven.
  • the respective element 60 serves as a respective input, at or via which the respective output torque provided or that can be provided by the respective output shaft 33, 35 can be introduced into the respective transmission stage 56, 58.
  • the respective element 60 is connected, in particular permanently, in a rotationally fixed manner to the respective output shaft 33, 35.
  • the electrical machines 18 and 25 and the third switching element SE3 are arranged in the axial direction of the coupling gear 30 and thus along the planetary gear set rotation axis in the following order, that is, one behind the other: The first electrical machine 18 - the third switching element SE3 - the second electrical machine 25.
  • the formwork element SE3 connects to the electrical machine 18, and the electrical machine 25 connects to the switching element SE3.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the drive system 10.
  • the electrical machine 25 connects to the switching element SE3 and the electrical machine 18 to the electrical machine 25.
  • a connection of the first rotor 22 to the second element 38 and the fifth element 44 is arranged between the two planetary gear sets.
  • Fig. 3 shows a switching table to illustrate operations A, B and C of the drive system 10, also referred to as modes or operating modes.
  • first operation A the first switching element SE1 is closed, the second switching element SE2 is open and the third switching element SE3 closed.
  • the first operation A is, for example, a first torque shift operation of the drive system 10.
  • second operation B the first switching element SE1 is open, the second switching element SE2 is closed and the third switching element SE3 is open.
  • the second operation B is an efficient operation 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.
  • the third operation D is, for example, a second torque shift operation of the drive system 10.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a third embodiment of an electric drive system 10.
  • the third embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in only two respects: as an alternative to the arrangement of the transmission stages 56, 58, the transmission stages 56, 58 in the third embodiment is arranged upstream of the coupling gear 30 with respect to a torque flow emanating from the electrical 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 with regard to the torque flow emanating from the electric machines 18, 25.
  • the first rotor 22 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 translation stage 58 is connected to the fifth element 44 in a rotationally fixed manner.
  • the second transmission stage 58 is advantageously arranged axially between the first electrical machine 18 and the coupling gear 30.
  • the second rotor 28 can be connected in a rotationally fixed manner to the seventh element 60 of the first transmission stage 56 by means of the third switching element SE, the eighth element 62 of the first transmission stage 56 being connected in a rotationally fixed manner to the fourth element 42.
  • the fourth switching element SE4 By means of the fourth switching element SE4, the second rotor 28 can be connected to the first rotor 22 in a rotationally fixed manner.
  • the third switching element SE3 is assigned a switching part 490, which can be switched between the third coupling state and a third decoupling state analogously to the switching part 49 of the first embodiment and the second embodiment.
  • the switching part 490 can be moved, in particular translationally and/or relative to the housing 24, between a third coupling position causing the third coupling state and a third decoupling position causing the third decoupling state.
  • the second rotor 28 is connected to the fourth element 42 in a torque-transmitting manner by means of the third switching element SE3 and by means of the switching part 490, such that torques emanating from the second rotor 28 are introduced into the coupling gear at the fourth element 42 can.
  • the rotor 28 is decoupled from the element 42 in such a way that no torque can be introduced into the coupling gear 30 via the switching element SE3 and the switching part 49, starting from the second rotor 28 on the fourth element 42.
  • the fourth switching element SE4 is also assigned to the switching part 490 in the third exemplary embodiment.
  • the fourth switching element SE4 and the third switching element SE3 advantageously have a common switching part and can be switched by a common actuator.
  • the switching part 490 is advantageously permanently non-rotatable with the second rotor 28 connected, wherein the switching part 490 is arranged axially displaceable to the second rotor 28.
  • the sixth element 46 is coupled, in particular in a rotationally fixed manner, to the second vehicle wheel 16 without an additional intermediate transmission stage.
  • the first vehicle wheel 14 can be coupled to the first element 36, in particular in a rotationally fixed manner, by means of the first switching element SE1 without a further intermediate transmission stage.
  • the first vehicle wheel 14 can be coupled, in particular in a rotationally fixed manner, to the third element 40 by means of the second switching element SE2 without a further intermediate transmission stage.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

The invention relates to an electric drive system (10), 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), and a third element (40), 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) which is rotationally fixed to the second output shaft (35). The first rotor (22) is coupled to the second element (38) such that first drive torques provided by the first electric machine (18) via the first rotor (22) can be introduced into the coupler mechanism (30) at the second element (38).

Description

Mercedes-Benz Group AG Mercedes-Benz Group AG
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 für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen elektrischen Antriebssystems zu schaffen, sodass eine besonders kompakte Bauweise des Antriebssystems sowie ein besonders vorteilhafter Antrieb realisiert werden kann. The object of the present invention is to create an electric drive system for a motor vehicle 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 7 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 7. 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 mittels des elektrischen Antriebssystems antreibbaren Fahrzeugräder werden auch als antreibbare Räder oder angetriebenen 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. 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 es denkbar ist, dass die Maschinendrehachsen voneinander beabstandet sind. Insbesondere fallen die Maschinendrehachsen zusammen, sodass die elektrischen Maschinen beispielsweise koaxial zueinander angeordnet sein können. 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 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. 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, although it is conceivable that the machine axes of rotation are 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.
Das elektrische Antriebssystem 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. 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 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 receive the first of the output torques from the coupling gear to discharge, for example the second output shaft is designed to discharge 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 einen ersten Planetenradsatz auf, welcher ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist. 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. Das sechste Element ist, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Abtriebswelle verbunden. 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. 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 zweiten 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 drehfest 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 es denkbar ist, dass die jeweilige Planetenradsatzdrehachse von der Maschinendrehachse beabstandet ist. Ferner ist es denkbar, dass die jeweiligen Planetenradsatzdrehachsen mit der jeweiligen Maschinendrehachse zusammenfallen, sodass beispielsweise der jeweilige Planetenradsatz koaxial zur jeweiligen, elektrischen Maschine angeordnet sein kann. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise die zweite Abtriebswelle und das sechste 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 beziehungsweise zweite Planetenradsatzdrehachse mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, drehen. Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbunden oder gekoppelt sind, ist zu verstehen, dass die Bauelemente derart miteinander verbunden oder gekoppelt 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 vom 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 drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist unter dem Begriff „drehfest“ zu verstehen, dass zwei Elemente drehfest miteinander verbunden sind, wenn sie koaxial zueinander angeordnet und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit insbesondere um die Bauelementdrehachse drehen. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist unter dem Begriff „drehfest“ insbesondere Folgendes zu verstehen: Zwei drehbar gelagerte Bauelemente sind drehfest miteinander verbunden, wenn sie koaxial zueinander angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen. The coupling gear has a first planetary gear set, which has a first element, a second element and a third element. 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 sixth element is, in particular permanently, connected in a rotationally fixed manner to the second output shaft. 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. 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 connected to the housing in a rotationally fixed manner, 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, it being conceivable that the respective planetary gear set rotation axis is spaced from the machine rotation axis. Furthermore, it is conceivable that the respective planetary gear set rotation axes coincide with the respective machine rotation axis, so that, for example, the respective planetary gear set can be arranged coaxially to the respective electrical machine. In the context of the present disclosure, the feature that two components such as the second output shaft and the sixth element are connected to one another in a rotationally fixed manner is to be understood to mean 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 or second planetary gear set rotation axis, with the same angular velocity, in particular relative to the housing. The feature that two components are connected or coupled to one another in a torque-transmitting manner is to be understood as meaning that the components are connected or coupled 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 are also connected to each other to transmit torque. 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 can be switched between a coupling state that connects the components to one another in a rotationally fixed manner and a decoupling state in which the components are decoupled from one another and relative to one another are rotatable to each other, in particular about the component rotation axis, so that no torques can be transmitted between the components, but the components are always or always, therefore permanently connected or coupled to one another in a rotationally fixed manner. Expressed again in other words, the term “rotationally fixed” means that two elements are connected to one another in a rotationally fixed manner if 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 axis of rotation. Expressed again in other words, the term “rotatably fixed” means in particular the following: Two rotatably mounted components are connected to one another in a rotationally fixed manner if they are coaxial with one another are arranged and are connected to one another in such a way that they rotate at the same angular speed.
Des Weiteren ist es vorgesehen, dass der erste Rotor derart mit dem zweiten Element, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehtest, gekoppelt ist, dass die von der ersten elektrischen Maschine über den ersten Rotor bereitgestellten oder bereitstellbaren, ersten Antriebsdrehmomente an dem zweiten Element, das heißt über das zweite Element in das Koppelgetriebe eingeleitet werden können. Mit anderen Worten ist der erste Rotor derart mit dem zweiten Element gekoppelt, dass das jeweilige, erste Antriebsdrehmoment, ausgehend von der ersten elektrischen Maschine und somit ausgehend von dem ersten Rotor, an dem zweiten Element oder über das zweite Element in das Koppelgetriebe eingeleitet werden können. Furthermore, it is provided that the first rotor is coupled to the second element, in particular in a torque-transmitting and most particularly rotating manner, in such a way that the first drive torques provided or able to be provided by the first electric machine via the first rotor are applied to the second element, that is to say can be introduced into the coupling gear via the second element. In other words, the first rotor is coupled to the second element in such a way that the respective first drive torque, starting from the first electric machine and thus starting from the first rotor, can be introduced to the second element or into the coupling gear via the second element .
Um nun eine besonders kompakte Bauweise des elektrischen Antriebssystems sowie einen besonders vorteilhaften Antrieb realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das elektrische Antriebssystem ein erstes Schaltelement aufweist, welches dazu ausgebildet ist, die erste Abtriebswelle drehfest mit dem ersten Element zu verbinden. Mit anderen Worten ist mittels des ersten Schaltelements die erste Abtriebswelle drehfest mit dem ersten Element verbindbar. In order to be able to realize a particularly compact design of the electric drive system and a particularly advantageous drive, it is provided according to the invention that the electric drive system has a first switching element, which is designed to connect the first output shaft to the first element in a rotationally fixed manner. In other words, the first output shaft can be connected to the first element in a rotationally fixed manner by means of the first switching element.
Beispielsweise ist der erste Rotor, insbesondere permanent, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem zweiten Element gekoppelt, das heißt verbunden. For example, the first rotor is coupled, in particular permanently, torque-transmitting, in particular non-rotatably, to the second element, that is, connected.
Beispielsweise ist das erste Schaltelement zwischen einem ersten Koppelzustand und einem ersten Entkoppelzustand umschaltbar. In dem ersten Koppelzustand ist mittels des ersten Schaltelements die erste Abtriebswelle drehfest mit dem ersten Element verbunden. In dem ersten Entkoppelzustand lässt das erste Schaltelement um die erste Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen der Abtriebswelle und dem ersten Element zu. Beispielsweise kann das erste Schaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen wenigstens einer den ersten Koppelzustand bewirkenden, ersten Koppelstellung und wenigstens einer den ersten Entkoppelzustand bewirkenden, ersten Entkoppelstellung, bewegt werden. 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 output shaft is connected to the first element in a rotationally fixed manner by means of the first switching element. In the first decoupling state, the first switching element allows relative rotations between the output shaft and the first element about the first planetary gear set rotation axis. For example, the first switching element can be moved, 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 first decoupling position causing the first decoupling state.
Erfindungsgemäß ist auch ein zweites Schaltelement vorgesehen, welches dazu ausgebildet oder vorgesehen ist, die erste Abtriebswelle drehfest mit dem dritten Element zu verbinden. Mit anderen Worten ist mittels des zweiten Schaltelements die erste Abtriebswelle drehfest mit dem dritten Element verbindbar. Insbesondere kann das zweite Schaltelement zwischen einem zweiten Koppelzustand und einem zweiten Entkoppelzustand umgeschaltet werden. In dem zweiten Koppelzustand ist mittels des zweiten Schaltelements die erste Abtriebswelle drehtest mit dem dritten Element verbunden. In dem zweiten Entkoppelzustand lässt das zweite Schaltelement um die erste Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen der ersten Abtriebswelle und dem dritten Element zu. 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 connect the first output shaft to the third element in a rotationally fixed manner. In other words, the first output shaft can be connected to the third element in a rotationally fixed manner by means of the second switching element. In particular, the second switching element can switch between a second coupling state and a second Decoupling state can be switched. In the second coupling state, the first output shaft is rotationally connected to the third element by means of the second switching element. In the second decoupling state, the second switching element allows relative rotations between the first output shaft and the third element about the first planetary gear set rotation axis. 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.
Erfindungsgemäß umfasst das elektrische Antriebssystem auch ein drittes Schaltelement, welches dazu ausgebildet oder vorgesehen ist, den zweiten Rotor derart, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehfest, mit dem vierten Element zu koppeln, dass die von der zweiten elektrischen Maschine über den zweiten Rotor bereitgestellten oder bereitstellbaren, zweiten Antriebsdrehmomente an dem vierten Element beziehungsweise über das vierte Element in das Koppelgetriebe einleitbar sind. Mit anderen Worten ist das dritte Schaltelement dazu ausgebildet oder vorgesehen, den zweiten Rotor derart mit dem vierten Element zu koppeln, dass das jeweilige, zweite Antriebsdrehmoment, ausgehend von der zweiten elektrischen Maschine beziehungsweise von dem zweiten Rotor, an dem vierten Element oder über das vierte Element in das Koppelgetriebe eingeleitet werden kann. Somit kann beispielsweise mittels des dritten Schaltelements der zweite Rotor drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem vierten Element gekoppelt werden. 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 vierten Element gekoppelt. In dem dritten Entkoppelzustand ist der zweite Rotor von dem vierten Element entkoppelt, sodass über das dritte Schaltelement keine Drehmomente zwischen dem zweiten Rotor und dem vierten Element übertragen werden können. Insbesondere lässt beispielsweise das dritte Schaltelement in dem dritten Entkoppelzustand um die zweite Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem zweiten Rotor und dem vierten Element zu. 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. Insgesamt ermöglicht die Erfindung die Realisierung einer besonders kompakten und somit bauraumgünstigen Koppelstruktur mit einer vorteilhaft großen Anzahl von Funktionalitäten. Insbesondere ist es denkbar, dass das jeweilige Getriebeelement mit einer jeweiligen Welle des ersten Planetenradsatzes, insbesondere permanent, drehtest verbunden ist beziehungsweise diese jeweilige Welle mit ausbildet. Ferner ist beispielsweise die jeweilige Komponente mit einer jeweiligen Welle des zweiten Planetenradsatzes, insbesondere permanent, drehtest verbunden beziehungsweise bildet diese Welle aus. According to the invention, the electric drive system also includes a third switching element, which is designed or intended to couple the second rotor to the fourth element, in particular in a torque-transmitting and most particularly non-rotatable manner, in such a way that the second rotor is provided or can be provided by the second electrical machine via the second rotor , second drive torques can be introduced on the fourth element or via the fourth element into the coupling gear. In other words, the third switching element is designed or intended to couple the second rotor to the fourth element in such a way that the respective second drive torque, starting from the second electric machine or from the second rotor, is transmitted to the fourth element or via the fourth Element can be introduced into the coupling gear. Thus, for example, by means of the third switching element, the second rotor can be coupled to the fourth element in a torque-transmitting manner, in particular in a rotationally fixed manner. 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 fourth element in a torque-transmitting manner, in particular in a rotationally fixed manner, by means of the third switching element. In the third decoupling state, the second rotor is decoupled from the fourth element, so that no torques can be transmitted between the second rotor and the fourth element via the third switching element. In particular, for example, the third switching element allows relative rotations between the second rotor and the fourth element about the second planetary gear set rotation axis in the third decoupling state. 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. Overall, the invention enables the realization of a particularly compact and therefore space-saving coupling structure with an advantageously large number of functionalities. In particular, it is conceivable that the respective gear element is rotatably connected to a respective shaft of the first planetary gear set, in particular permanently, or that it also forms this respective shaft. Furthermore, for example, the respective component is rotatably connected to a respective shaft of the second planetary gear set, in particular permanently, or forms this shaft.
Um einen besonders vorteilhaften Antrieb auf besonders bauraumgünstige Weise realisieren zu können, ist es in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das zweite Element der erste Planetenträger und das fünfte Element der zweite Planetenträger ist. 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.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass an dem zweiten Element erste Planetenräder drehbar gehalten, das heißt angeordnet sind. Die ersten Planetenräder kämmen, insbesondere permanent, mit einer ersten Verzahnung des ersten Elements. Außerdem kämmen die ersten Planetenräder, insbesondere gleichzeitig und/oder permanent, mit einer dritten Verzahnung des dritten Elements. An dem fünften Element sind vorzugsweise zweite Planetenräder sowie dritte Planetenräder drehbar gehalten, das heißt angeordnet. Die zweiten Planetenräder kämmen, insbesondere permanent, mit einer vierten Verzahnung des vierten Elements, und die dritten Planetenräder kämmen, insbesondere permanent, mit einer sechsten Verzahnung des sechsten Elements. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die ersten Planetenräder nicht mit der vierten Verzahnung und nicht mit der sechsten Verzahnung und vorzugsweise auch nicht mit den zweiten Planetenrädern und nicht mit den dritten Planetenrädern kämmen. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die zweiten Planetenräder nicht mit der ersten Verzahnung und nicht mit der dritten Verzahnung und auch nicht mit der sechsten Verzahnung kämmen. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die dritten Planetenräder nicht mit der ersten Verzahnung und nicht mit der dritten Verzahnung und auch nicht mit der vierten Verzahnung kämmen. Außerdem ist es vorgesehen, dass jeweils, insbesondere genau, eines der zweiten Planetenräder mit, insbesondere genau, einem jeweiligen der dritten Planetenräder, insbesondere permanent, kämmt. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauweise des elektrischen Antriebssystems dargestellt werden. A further embodiment is characterized in that first planet gears are rotatably held, that is, arranged on the second element. The first planet gears mesh, in particular permanently, with a first toothing of the first element. In addition, the first planet gears mesh, in particular simultaneously and/or permanently, with a third toothing of the third element. Second planet gears and third planet gears are preferably rotatably held on the fifth element, that is, arranged. The second planet gears mesh, in particular permanently, with a fourth toothing of the fourth element, and the third planet gears mesh, in particular permanently, with a sixth toothing of the sixth element. In particular, it is provided that the first planetary gears do not mesh with the fourth toothing and not with the sixth toothing and preferably also not with the second planetary gears and not with the third planetary gears. Furthermore, it is preferably provided that the second planet gears do not mesh with the first toothing and not with the third toothing and also not with the sixth toothing. Furthermore, it is preferably provided that the third planet gears do not mesh with the first toothing and not with the third toothing and also not with the fourth toothing. It is also provided that one of the second planet gears meshes, in particular precisely, with a respective one of the third planet gears, in particular permanently. This allows a particularly compact design of the electric drive system to be represented.
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 a number or set of elements or to imply, but in order to be able to clearly refer to terms to which the ordinal number words are assigned or to which the ordinal number words refer.
Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine erste Übersetzungsstufe vorgesehen, welche hinsichtlich eines ersten Drehmomentenflusses stromab der ersten Abtriebswelle und 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 Fahrzeugrades 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 a further, particularly advantageous embodiment of the invention, a first transmission stage is provided, which is arranged downstream of the first output shaft and the coupling gear and in particular upstream of a first of the vehicle wheels with respect to a first torque flow, for example the respective first output torque along the first torque flow from the Coupling gear and the first output shaft can be transmitted via the first gear ratio to or on the first vehicle wheel, so that the first gear ratio is arranged in the first torque flow and downstream of the first output shaft and 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. In this way, a particularly efficient drive of the vehicle wheels and thus of the motor vehicle can be achieved in a particularly space-saving manner.
Um auf besonders bauraumgünstige Weise einen besonders vorteilhaften Antrieb realisieren 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 be able to implement a particularly advantageous drive in a particularly space-saving manner, 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 the second ring gear are.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das dritte Schaltelement dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor drehfest mit dem vierten Element zu koppeln. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass mittels des dritten Schaltelements der zweite Rotor drehfest mit dem vierten Element gekoppelt, das heißt verbunden werden kann. Somit ist beispielsweise in dem dritten Koppelzustand mittels des dritten Schaltelements der zweite Rotor drehfest mit dem vierten Element verbunden. In dem dritten Entkoppelzustand lässt das dritte Schaltelement insbesondere um die zweite Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem zweiten Rotor und dem vierten Element zu, wobei keine Drehmomente zwischen dem zweiten Rotor und dem vierten Element übertragen werden können. Dadurch kann auf besonders bauraumgünstige Weise ein besonders vorteilhafter Antrieb realisiert werden. A further embodiment is characterized in that the third switching element is designed to couple the second rotor to the fourth element in a rotationally fixed manner. In other words, it is preferably provided that the second rotor can be coupled to the fourth element in a rotationally fixed manner, that is to say connected, by means of the third switching element. Thus, for example, in the third coupling state, the second rotor is connected to the fourth element in a rotationally fixed manner by means of the third switching element. In the third decoupling state, the third switching element allows relative rotations to occur between the second rotor, in particular about the second planetary gear set rotation axis and the fourth element, whereby no torques can be transmitted between the second rotor and the fourth element. As a result, a particularly advantageous drive can be realized in a particularly space-saving manner.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben des 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 the 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, insbesondere effizienten, Betriebs 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, in particular efficient, operation, it has proven to be advantageous if the first switching element is closed, the second switching element is open and the third switching element is closed for a first torque shift operation of the drive system, also referred to as a first torque shift operation.
Um einen besonders effizienten Betrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass für einen Effizienz-Betrieb des 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, 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 drive system.
Um auf besonders bauraumgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Funktionalität realisieren 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. Bei oder in dem ersten Torque-Shift-Betrieb treibt beispielsweise bezogen auf die elektrische Maschinen ausschließlich eine der elektrischen Maschinen die Fahrzeugräder an, oder eine der elektrischen Maschinen treibt im Vergleich zu der anderen elektrischen Maschine die Fahrzeugräder überwiegend, das heißt wesentlich stärker, an, wobei eine Verteilung der von den elektrischen Maschinen über ihren Rotoren bereitgestellten oder bereitstellbaren Antriebsdrehmomente auf die beiden Fahrzeugräder von einem Drehmomentenverhältnis und/oder einem Drehzahlverhältnis der elektrischen Maschinen zueinander abhängt. Bei dem oder in dem Effizienz-Betrieb werden beispielsweise die Fahrzeugräder und somit das Kraftfahrzeug bezogen auf die beiden elektrischen Maschinen ausschließlich mittels einer der elektrischen Maschinen angetrieben, insbesondere während ein durch die andere elektrische Maschine bewirktes Antreiben der Fahrzeugräder unterbleibt, insbesondere während die andere elektrische Maschine deaktiviert ist. In dem Effizienz-Betrieb erfolgt beispielsweise eine 50:50-Verteilung des jeweiligen, von der einen elektrischen Maschine bereitgestellten Antriebsdrehmoments auf die beiden Abtriebswellen beziehungsweise die Fahrzeugräder. Bei oder in dem zweiten Torque-Shift-Betrieb werden beispielsweise die Fahrzeugräder mittels beider elektrischen Maschinen, insbesondere gleichzeitig, angetrieben, insbesondere mit einer 50:50-Verteilung der von den elektrischen Maschinen über ihre Rotoren bereitgestellten Antriebsdrehmomente auf die Abtriebswellen und somit die Fahrzeugräder, wobei beispielsweise beide elektrische Maschinen gleich stark die Fahrzeugräder antreiben. Somit handelt es sich beispielsweise bei dem zweiten Torque-Shift-Betrieb um einen Boost-Betrieb, in welchem beispielsweise das Kraftfahrzeug besonders stark beschleunigt werden kann. In order to be able to realize a particularly advantageous functionality in a particularly space-saving manner, 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 is closed and that third switching element are closed. During or in the first torque shift operation, for example, in relation to the electrical machines, only one of the electrical machines drives the vehicle wheels, or one of the electrical machines drives the vehicle wheels predominantly, i.e. significantly more strongly, compared to the other electrical machine, wherein a distribution of the drive torque provided or able to be provided by the electric machines via their rotors to the two vehicle wheels depends on a torque ratio and/or a speed ratio of the electric machines to one another. In or in the efficient operation, for example, the vehicle wheels and thus the motor vehicle are driven in relation to the two electric machines exclusively by means of one of the electric machines, in particular while the vehicle wheels are not driven by the other electric machine, in particular while the other electric machine is disabled. In efficient operation, for example, there is a 50:50 distribution of the respective drive torque provided by one electric machine between the two output shafts or the vehicle wheels. During or in the second torque shift operation, for example, the vehicle wheels are driven by means of both electric machines, in particular simultaneously, in particular with a 50:50 distribution of the drive torque provided by the electric machines via their rotors on the output shafts and thus the vehicle wheels, For example, both electric machines drive the vehicle wheels with equal power. Thus, for example, the second torque shift operation is a boost operation in which, for example, the motor vehicle can be accelerated particularly strongly.
Es ist erkennbar, dass in dem ersten Torque-Shift-Betrieb eine solche Drehmomentenverschiebung oder Drehmomentenverteilung, insbesondere auf die Abtriebswellen beziehungsweise auf die Fahrzeugräder, 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 beziehungsweise auf die Abtriebswellen 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 andere 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 fahrzeuginneren 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 in the first torque shift operation such a torque shift or torque distribution, in particular on the output shafts or on the vehicle wheels, can be realized such that a distribution or division of the one electric machine over the rotor of the one electric machine Available or provided drive torque on the vehicle wheels or on the output shafts by operating the other electric machine varies, that is, can be adjusted, in particular by the other electric machine selectively 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 other electric machine driving the coupling gear, that is the at least one gear element and/or the at least If a 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 that is different from the basic distribution to the output shafts and via these to the Vehicle wheels are divided or distributed, for example by varying the operation of the other electric machine, that is, for example by varying a torque provided by the other electric machine, in particular by the rotor of the other electric machine, for driving or braking the coupling gear, said distribution varies can be. 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, 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 Antriebssystems. Fig. 4 is a schematic representation of a third embodiment of the 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, nämlich ein erstes Fahrzeugrad 14 und ein zweites Fahrzeugrad 16. 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 somit das Kraftfahrzeug insgesamt, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden. Die Fahrzeugräder 14 und 16 sind Bodenkontaktelemente des Kraftfahrzeugs, welches über die Bodenkontaktelemente 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 Fahrzeugräder 14 und 16, insbesondere direkt, an dem Boden ab. Hierfür weist das elektrische Antriebssystem 10 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. 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, namely a first vehicle wheel 14 and a second vehicle wheel 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 thus the motor vehicle as a whole can be driven, in particular purely, electrically. The vehicle wheels 14 and 16 are ground contact elements of the motor vehicle, which can be supported or is supported downwards on a floor in the vertical direction of the vehicle via the ground contact elements. 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 vehicle wheels 14 and 16 roll, in particular directly, on the ground. For this purpose, 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 is by means of the stator 20 can be driven and thereby rotatable 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. 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.
Mit der axialen Richtung ist somit die Richtung einer Drehachse der Rotoren 22, 28 der elektrischen Maschinen 18, 25 gemeint, die in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen koaxial zueinander angeordnet sind, deren Drehachsen somit gleich sind. Auch der Begriff „axial“ bezieht sich im Rahmen dieser Offenbarung immer auf die Drehachse der elektrischen Maschinen 18, 25. The axial direction therefore means the direction of an axis of rotation of the rotors 22, 28 of the electrical machines 18, 25, which in the exemplary embodiments shown here are arranged coaxially to one another, whose axes of rotation are therefore the same. In the context of this disclosure, the term “axial” always refers to the axis of rotation of the electrical machines 18, 25.
Das Antriebssystem 10 umfasst außerdem ein Koppelgetriebe 30, 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 Koppelgetriebe 30 und über dieses von der jeweiligen, elektrischen Maschine 18, 25 angetrieben werden. The drive system 10 also includes 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 results Output torque 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 can be driven by the output shaft 33 and thus via the output shaft 33 by the coupling gear 30 and 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 electrical machine 18, 25.
Das Koppelgetriebe 30, insbesondere die Überlagerungseinheit, weist einen ersten Planetenradsatz 32 und einen zweiten Planetenradsatz 34 auf. Der erste Planetenradsatz 32 weist ein erstes Element 36, ein zweites Element 38 und ein drittes Element 40 auf. Der 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 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 first planetary gear set 32 has a first element 36, a second element 38 and a third element 40. The 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 element 38 is a first planet carrier, which is also referred to as the 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.
Beide Planetenradsätze 32, 34 sind in den Ausführungsbeispielen koaxial zu der Drehachse der Rotoren 22, 28 angeordnet. Both planetary gear sets 32, 34 are arranged coaxially to the axis of rotation of the rotors 22, 28 in the exemplary embodiments.
Es ist erkennbar, dass das fünfte Element 44, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Element 38 verbunden ist. Außerdem ist das sechste Element 46, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Abtriebswelle 35 verbunden. Der erste Rotor 22 ist, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehfest, derart mit dem zweiten Element 38 und somit mit dem fünften Element 44 gekoppelt, das heißt verbunden, dass die von der ersten elektrischen Maschine 18 über den ersten Rotor 22 bereitgestellten oder bereitstellbaren, ersten Antriebsdrehmomente an dem zweiten Element 38 beziehungsweise über das zweite Element 38 in das Koppelgetriebe 30 einleitbar sind. Bei der in Fig. 1 gezeigten, ersten Ausführungsform ist der erste Rotor 22, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Element 38 gekoppelt, das heißt verbunden. Um nun einen besonders vorteilhaften Antrieb auf besonders bauraumgünstige Weise realisieren zu können, weist das Antriebssystem 10 ein erstes Schaltelement SE1 auf, welches dazu ausgebildet ist, die erste Abtriebswelle 33 drehfest mit dem ersten Element 36 zu verbinden. Vorgesehen ist auch ein zweites Schaltelement SE2, welches dazu ausgebildet ist, die erste Abtriebswelle 33 drehfest mit dem dritten Element 40 zu verbinden. Es ist ein den Schaltelementen SE1 und SE2 gemeinsames Schaltteil 48 vorgesehen, welches beispielsweise als eine Schiebemuffe ausgebildet und zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand umschaltbar ist. Insbesondere kann das 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 in dem ersten Zustand, mithin in dem ersten Koppelzustand, mittels des Schaltteils 48 und mittels des Schaltelements SE1 die Abtriebswelle 33 drehfest mit dem ersten Element 36 verbunden. In dem zweiten Koppelzustand ist mittels des Schaltteils 48 und mittels des zweiten Schaltelements SE2 die Abtriebswelle 33 drehfest mit dem dritten Element 40 verbunden. In dem ersten Entkoppelzustand (zweiter Zustand) ist die Abtriebswelle 33 von dem Element 36 entkoppelt, derart, dass über das Schaltteil 48 und das Schaltelement SE1 keine Drehmomente zwischen der Abtriebswelle 33 und dem Element 36 übertragen werden können und sodass die Abtriebswelle 33 und das Element 36 um eine den Planetenradsätzen 32 und 34 gemeinsame Planetenradsatzdrehachse relativ zueinander drehbar sind. In dem zweiten Entkoppelzustand (erster Zustand) ist die Abtriebswelle 33 von dem Element 40 entkoppelt, derart, dass über das Schaltteil 48 und das Schaltelement SE2 keine Drehmomente zwischen der Abtriebswelle 33 und dem Element 40 übertragen werden können und sodass die Abtriebswelle 33 und das Element 40 um die Planetenradsatzdrehachse relativ zueinander drehbar sind. Insbesondere ist das Schaltelement SE1 und/oder SE2 ein formschlüssiges Schaltelement, insbesondere eine einfach auch als Klaue bezeichnete Klauenkupplung. It can be seen that the fifth element 44 is connected, in particular permanently, to the second element 38 in a rotationally fixed manner. In addition, the sixth element 46 is connected, in particular permanently, in a rotationally fixed manner to the second output shaft 35. The first rotor 22 is, in particular torque-transmitting and in particular rotationally fixed, coupled to the second element 38 and thus to the fifth element 44, that is to say connected in such a way that the first rotor 22 is provided or can be provided by the first electric machine 18 via the first rotor 22 Drive torques on the second element 38 or via the second element 38 can be introduced into the coupling gear 30. In the first embodiment shown in FIG. 1, the first rotor 22 is coupled, in particular permanently, in a rotationally fixed manner to the second element 38, that is to say connected. In order to be able to implement a particularly advantageous drive in a particularly space-saving manner, the drive system 10 has a first switching element SE1, which is designed to connect the first output shaft 33 to the first element 36 in a rotationally fixed manner. A second switching element SE2 is also provided, which is designed to connect the first output shaft 33 to the third element 40 in a rotationally fixed manner. A switching part 48 common to the switching elements SE1 and SE2 is provided, which is designed, for example, as a sliding sleeve and can be switched between a first state and a second state. In particular, the 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, in the first state, i.e. in the first coupling state, the output shaft 33 is connected in a rotationally fixed manner to the first element 36 by means of the switching part 48 and by means of the switching element SE1. In the second coupling state, the output shaft 33 is connected in a rotationally fixed manner to the third element 40 by means of the switching part 48 and by means of the second switching element SE2. In the first decoupling state (second state), the output shaft 33 is decoupled from the element 36, such that no torque can be transmitted between the output shaft 33 and the element 36 via the switching part 48 and the switching element SE1 and so that the output shaft 33 and the element 36 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 output shaft 33 is decoupled from the element 40 in such a way that no torque can be transmitted between the output shaft 33 and the element 40 via the switching part 48 and the switching element SE2 and so that the output shaft 33 and the element 40 can be rotated relative to each other about the planetary gear set rotation axis. In particular, the switching element SE1 and/or SE2 is a positive switching element, in particular a claw clutch, also simply referred to as a claw.
Das Antriebssystem 10 umfasst außerdem ein drittes Schaltelement SE3, welches dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor 28, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehfest, derart mit dem vierten Element 42 zu koppeln, das heißt zu verbinden, dass die von der zweiten elektrischen Maschine 25 über den zweiten Rotor 28 bereitgestellten oder bereitstellbaren, zweiten Antriebsdrehmomente an dem vierten Element 42 beziehungsweise über das vierte Element 42 in das Koppelgetriebe 30 eingeleitet werden können. Hierzu ist beispielsweise dem Schaltelement SE3 ein Schaltteil 49 zugeordnet, welches zwischen einem dritten Koppelzustand und einem dritten Entkoppelzustand umschaltbar ist. Beispielsweise kann das Schaltteil 49, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse 24, zwischen einer den dritten Koppelzustand bewirkenden, dritten Koppelstellung und einer den dritten Entkoppelzustand bewirkenden, dritten Entkoppelstellung bewegt werden. In dem dritten Koppelzustand ist mittels des Schaltelements SE3 und mittels des Schaltteils 49 der zweite Rotor 28 drehmomentübertragend, insbesondere drehtest, mit dem Element 42 verbunden. In dem dritten Entkoppelzustand ist der Rotor 28 von dem Element 42 entkoppelt, derart, dass über das Schaltelement SE3 und das Schaltteil 49 keine Drehmomente zwischen dem Rotor 28 und dem Element 42 übertragen werden können, sodass insbesondere um die Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem Rotor 28 und dem Element 42 erlaubt sind. The drive system 10 also includes a third switching element SE3, which is designed to couple the second rotor 28, in particular torque-transmitting and most particularly rotationally fixed, to the fourth element 42, that is to say to connect the second rotor 28 via second drive torques provided or able to be provided to the second rotor 28 on the fourth Element 42 or via the fourth element 42 can be introduced into the coupling gear 30. For this purpose, for example, the switching element SE3 is assigned a switching part 49, which can be switched between a third coupling state and a third decoupling state. For example, the switching part 49 can be moved, in particular translationally and/or relative to the housing 24, between a third coupling position causing the third coupling state and a third decoupling position causing the third decoupling state. In the third coupling state, the second rotor 28 is connected to the element 42 in a torque-transmitting, in particular rotating, manner by means of the switching element SE3 and by means of the switching part 49. In the third decoupling state, the rotor 28 is decoupled from the element 42 in such a way that no torque can be transmitted between the rotor 28 and the element 42 via the switching element SE3 and the switching part 49, so that relative rotations between the rotor 28 occur in particular about the planetary gear set rotation axis and element 42 are allowed.
Bei der ersten Ausführungsform sind an dem zweiten Element 38 erste Planetenräder 50 drehbar gehalten. Die ersten Planetenräder 50 kämmen mit einer ersten Verzahnung des ersten Elements 36 und mit einer dritten Verzahnung des dritten Elements 40. An dem fünften Element 44, das mit dem zweiten Element 38 drehfest verbunden ist, sind zweite Planetenräder 52 drehbar gehalten, und an dem fünften Element 44 sind auch dritte Planetenräder 54 drehbar gehalten. Die zweiten Planetenräder 52 kämmen mit einer vierten Verzahnung des vierten Elements 42, und die dritten Planetenräder 54 kämmen mit einer sechsten Verzahnung des sechsten Elements 46. Außerdem kämmt jeweils, insbesondere genau, eines der zweiten Planetenräder 52 mit, insbesondere genau, einem jeweiligen der dritten Planetenräder 54. Jeweils eines der ersten Planetenräder 50 kämmt außerdem mit jeweils einem der dritten Planetenräder 54. Somit ist das Element 44 als Doppelplanetenträger ausgebildet, sodass beispielsweise der Planetenradsatz 34 als Doppelplanetenradsatz ausgebildet ist. In the first embodiment, first planet gears 50 are rotatably held on the second element 38. The first planetary gears 50 mesh with a first toothing of the first element 36 and with a third toothing of the third element 40. Second planetary gears 52 are rotatably held on the fifth element 44, which is connected in a rotationally fixed manner to the second element 38, and on the fifth Element 44 also holds third planet gears 54 rotatably. The second planetary gears 52 mesh with a fourth toothing of the fourth element 42, and the third planetary gears 54 mesh with a sixth toothing of the sixth element 46. In addition, one of the second planetary gears 52 meshes, in particular precisely, with a respective one of the third Planetary gears 54. One of the first planetary gears 50 also meshes with one of the third planetary gears 54. The element 44 is therefore designed as a double planetary carrier, so that, for example, the planetary gearset 34 is designed as a double planetary gearset.
Die ersten Planetenräder 50 oder die dritten Planetenräder 54 können als Stufenplanetenräder ausgeführt sein. Wenn das erste Hohlrad (drittes Element 40) und das zweite Hohlrad (sechstes Element 46) gleiche Durchmesser beziehungsweise gleiche Zähnezahl haben, sind sowohl die ersten Planetenräder 50 als auch die dritten Planetenräder 54 als ungestufte Planetenräder ausgeführt. Wenn die beiden genannten Hohlräder (drittes Element 40, sechstes Element 46) unterschiedliche Durchmesser beziehungsweise Zähnezahlen haben, sind entweder die ersten Planetenräder 50 gestuft und die dritten Planetenräder 54 ungestuft, oder es sind die ersten Planetenräder 50 ungestuft und die dritten Planetenräder gestuft. The first planetary gears 50 or the third planetary gears 54 can be designed as stepped planetary gears. If the first ring gear (third element 40) and the second ring gear (sixth element 46) have the same diameter or the same number of teeth, both the first planet gears 50 and the third planet gears 54 are designed as unstepped planet gears. If the two ring gears mentioned (third element 40, sixth element 46) have different diameters or numbers of teeth, either the first planetary gears 50 are stepped and the third planetary gears 54 are unstepped, or the first planetary gears 50 are unstepped and the third planetary gears are stepped.
Des Weiteren weist das elektrische Antriebssystem 10 eine erste Übersetzungsstufe 56 auf, welche hinsichtlich eines ersten Drehmomentenflusses stromab der ersten Abtriebswelle 33 und stromab des Koppelgetriebes 30 und stromauf des ersten Fahrzeugrads 14 angeordnet ist, sodass das jeweilige, erste Abtriebsdrehmoment von der Abtriebswelle 33 über die erste Übersetzungsstufe 56 an oder auf das Fahrzeugrad 14 übertragbar ist. Vorgesehen ist auch eine zweite Übersetzungsstufe 58, welche hinsichtlich eines zweiten Drehmomentenflusses stromab der zweiten Abtriebswelle 35 und stromab des Koppelgetriebes 30 und stromauf des Fahrzeugrads 16 angeordnet ist. Somit kann das jeweilige, zweite Abtriebsdrehmoment von der Abtriebswelle 35 über die zweite Übersetzungsstufe 58 auf das zweite Fahrzeugrad 16 übertragen werden. Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass die jeweilige Übersetzungsstufe 56, 58 ein jeweiliger, weiterer Planetenradsatz ist, welcher ein jeweiliges, siebtes Element 60, ein jeweiliges, achtes Element 62 und ein jeweiliges, neuntes Element 64 aufweist. Bei der ersten Ausführungsform ist das jeweilige Element 60 ein jeweiliges, weiteres Sonnenrad, das jeweilige Element 62 ein jeweiliger, weiterer Planetenträger, und das jeweilige Element 64 ist ein jeweiliges, weiteres Sonnenrad. Ferner ist es vorgesehen, dass das jeweilige Element 64, insbesondere permanent, drehfest mit dem Gehäuse 24 verbunden ist. An dem jeweiligen Element 62 sind jeweilige, weitere Planetenräder 66 drehbar gehalten. Das jeweilige Element 62 dient als Abtrieb der jeweiligen Übersetzungsstufe 56, 58, von dessen Abtrieb das jeweilige Fahrzeugrad 14, 16 antreibbar ist. Außerdem dient beispielsweise das jeweilige Element 60 als ein jeweiliger Eingang, an oder über welchen das jeweilige, von der jeweiligen Abtriebswelle 33, 35 bereitgestellte oder bereitstellbare Abtriebsdrehmoment in die jeweilige Übersetzungsstufe 56, 58 einleitbar ist. Vorliegend ist das jeweilige Element 60, insbesondere permanent, drehfest mit der jeweiligen Abtriebswelle 33, 35 verbunden. Bei der ersten Ausführungsform sind die elektrischen Maschinen 18 und 25 und das dritte Schaltelement SE3 in axialer Richtung des Koppelgetriebes 30 und somit entlang der Planetenradsatzdrehachse betrachtet in folgender Reihenfolge aufeinanderfolgend, das heißt hintereinander, angeordnet: Die erste elektrische Maschine 18 - das dritte Schaltelement SE3 - die zweite elektrische Maschine 25. Somit schließt sich in axialer Richtung des Koppelgetriebes 30 betrachtet das Schalelement SE3 an die elektrische Maschine 18 an, und die elektrische Maschine 25 schließt sich an das Schaltelement SE3 an. Furthermore, the electric drive system 10 has a first transmission stage 56, which is arranged downstream of the first output shaft 33 and downstream of the coupling gear 30 and upstream of the first vehicle wheel 14 with respect to a first torque flow, so that the respective first output torque from the output shaft 33 via the first Gear ratio 56 can be transferred to or on the vehicle wheel 14. A second transmission stage 58 is also provided, which is arranged downstream of the second output shaft 35 and downstream of the coupling gear 30 and upstream of the vehicle wheel 16 with regard to a second torque flow. The respective second output torque can thus be transmitted from the output shaft 35 to the second vehicle wheel 16 via the second gear ratio 58. From Fig. 1 it can be seen that the respective transmission stage 56, 58 is a respective, further planetary gear set, which has a respective, seventh element 60, a respective, eighth element 62 and a respective, ninth element 64. In the first embodiment, the respective element 60 is a respective further sun gear, the respective element 62 is a respective further planet carrier, and the respective element 64 is a respective further sun gear. Furthermore, it is provided that the respective element 64 is connected to the housing 24, in particular permanently, in a rotationally fixed manner. Additional planet gears 66 are rotatably held on the respective element 62. The respective element 62 serves as an output of the respective transmission stage 56, 58, from whose output the respective vehicle wheel 14, 16 can be driven. In addition, for example, the respective element 60 serves as a respective input, at or via which the respective output torque provided or that can be provided by the respective output shaft 33, 35 can be introduced into the respective transmission stage 56, 58. In the present case, the respective element 60 is connected, in particular permanently, in a rotationally fixed manner to the respective output shaft 33, 35. In the first embodiment, the electrical machines 18 and 25 and the third switching element SE3 are arranged in the axial direction of the coupling gear 30 and thus along the planetary gear set rotation axis in the following order, that is, one behind the other: The first electrical machine 18 - the third switching element SE3 - the second electrical machine 25. Thus, viewed in the axial direction of the coupling gear 30, the formwork element SE3 connects to the electrical machine 18, and the electrical machine 25 connects to the switching element SE3.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Antriebssystems 10. Bei der zweiten Ausführungsform sind die elektrischen Maschinen 18 und 25 und das Schaltelement SE3 in axialer Richtung des Koppelgetriebes 30 insbesondere in folgender Reihenfolge aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnet: Das Schaltelement SE3 - die elektrische Maschine 25 - die elektrische Maschine 18. Somit schließt sich in axialer Richtung des Koppelgetriebes 30 betrachtet die elektrische Maschine 25 an das Schaltelement SE3 und die elektrische Maschine 18 an die elektrische Maschine 25 an. Bei der zweiten Ausführungsform ist eine Anbindung des ersten Rotors 22 an das zweite Element 38 und das fünfte Element 44, in der axialen Richtung gesehen, zwischen den beiden Planetenradsätzen angeordnet. Fig. 2 shows a second embodiment of the drive system 10. In the second embodiment, the electrical machines 18 and 25 and the switching element SE3 in the axial direction of the coupling gear 30, in particular in the following order and thus arranged one behind the other: The switching element SE3 - the electrical machine 25 - the electrical machine 18. Thus, viewed in the axial direction of the coupling gear 30, the electrical machine 25 connects to the switching element SE3 and the electrical machine 18 to the electrical machine 25. In the second embodiment, a connection of the first rotor 22 to the second element 38 and the fifth element 44, viewed in the axial direction, is arranged between the two planetary gear sets.
Fig. 3 zeigt eine Schalttabelle zum Veranschaulichen von auch als Modi oder Betriebsmodi bezeichneten Betrieben A, B und C des Antriebssystems 10. Für den oder in dem ersten Betrieb A ist das erste Schaltelement SE1 geschlossen, das zweite Schaltelement SE2 offen und das dritte Schaltelement SE3 geschlossen. Bei dem ersten Betrieb A handelt es sich beispielsweise um einen ersten Torque-Shift-Betrieb des Antriebssystems 10. In dem oder für den zweiten Betrieb B ist das erste Schaltelement SE1 offen, das zweite Schaltelement SE2 geschlossen und das dritte Schaltelement SE3 offen. Beispielsweise handelt es sich bei dem zweiten Betrieb B um einen Effizienz- Betrieb des Antriebssystems 10. Für den oder in dem Betrieb C ist das erste Schaltelement SE1 offen, das zweite Schaltelement SE2 geschlossen und das dritte Schaltelement SE3 geschlossen. Bei dem dritten Betrieb D handelt es sich beispielsweise um einen zweiten Torque-Shift-Betrieb des Antriebssystems 10. Fig. 3 shows a switching table to illustrate operations A, B and C of the drive system 10, also referred to as modes or operating modes. For or in the first operation A, the first switching element SE1 is closed, the second switching element SE2 is open and the third switching element SE3 closed. The first operation A is, for example, a first torque shift operation of the drive system 10. In or for the second 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 example, the second operation B is an efficient operation of the drive system 10. 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. The third operation D is, for example, a second torque shift operation of the drive system 10.
Fig. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung eine dritte Ausführungsform eines 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 angeordnet ist. 4 shows a schematic representation of a third embodiment of an electric drive system 10. The third embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in only two respects: as an alternative to the arrangement of the transmission stages 56, 58, the transmission stages 56, 58 in the third embodiment is arranged upstream of the coupling gear 30 with respect to a torque flow emanating from the electrical 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 with regard to the torque flow emanating from the electric 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 mentioned Differences are each advantageous in their own right and can each be applied advantageously to the first or second embodiment.
Bei der dritten Ausführungsform ist der erste Rotor 22 drehfest mit dem siebten Element 60 der zweiten Übersetzungsstufe 58 verbunden. Das achte Element 62 der zweiten Übersetzungsstufe 58 ist drehfest mit dem fünften Element 44 verbunden. Die zweite Übersetzungsstufe 58 ist dabei vorteilhaft axial zwischen der ersten elektrischen Maschine 18 und dem Koppelgetriebe 30 angeordnet. In the third embodiment, the first rotor 22 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 translation stage 58 is connected to the fifth element 44 in a rotationally fixed manner. The second transmission stage 58 is advantageously arranged axially between the first electrical machine 18 and the coupling gear 30.
Ferner ist bei der dritten Ausführungsform der zweite Rotor 28 mittels des dritten Schaltelementes SE drehfest mit dem siebten Element 60 der ersten Übersetzungsstufe 56 verbindbar, wobei das achte Element 62 der ersten Übersetzungsstufe 56 drehfest mit dem vierten Element 42 verbunden ist. Mittels des vierten Schaltelementes SE4 ist der zweite Rotor 28 drehfest mit dem ersten Rotor 22 verbindbar. Bei geschlossenem viertem Schaltelement SE4 und geöffnetem dritten Schaltelement SE3 können gleichzeitig beide elektrische Maschinen 18, 25 ihre Leistung über das fünfte Element 44 in das Koppelgetriebe 30 einleiten. Furthermore, in the third embodiment, the second rotor 28 can be connected in a rotationally fixed manner to the seventh element 60 of the first transmission stage 56 by means of the third switching element SE, the eighth element 62 of the first transmission stage 56 being connected in a rotationally fixed manner to the fourth element 42. By means of the fourth switching element SE4, the second rotor 28 can be connected to the first rotor 22 in a rotationally fixed manner. When the fourth switching element SE4 is closed and the third switching element SE3 is open, both electrical machines 18, 25 can simultaneously introduce their power into the coupling gear 30 via the fifth element 44.
Dem dritten Schaltelement SE3 ist ein Schaltteil 490 zugeordnet, welches analog zu dem Schaltteli 49 der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform zwischen dem dritten Koppelzustand und einem dritten Entkoppelzustand umschaltbar ist. Hier kann das Schaltteil 490, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse 24, zwischen einer den dritten Koppelzustand bewirkenden, dritten Koppelstellung und einer den dritten Entkoppelzustand bewirkenden, dritten Entkoppelstellung bewegt werden. In dem dritten Koppelzustand ist mittels des dritten Schaltelements SE3 und mittels des Schaltteils 490 der zweite Rotor 28 drehmomentübertragend mit dem vierten Element 42 verbunden, derart, dass Drehomente, die von dem zweiten Rotor 28 ausgehen, an dem vierten Element 42 in das Koppelgetriebe eingeleitet werden können. In dem dritten Entkoppelzustand ist der Rotor 28 von dem Element 42 entkoppelt, derart, dass über das Schaltelement SE3 und das Schaltteil 49 keine Drehmomente, ausgehend von dem dem zweiten Rotor 28 an dem vierten Element 42 in das Koppelgetriebe 30 eingeleitet weerden können. The third switching element SE3 is assigned a switching part 490, which can be switched between the third coupling state and a third decoupling state analogously to the switching part 49 of the first embodiment and the second embodiment. Here, the switching part 490 can be moved, in particular translationally and/or relative to the housing 24, between a third coupling position causing the third coupling state and a third decoupling position causing the third decoupling state. In the third coupling state, the second rotor 28 is connected to the fourth element 42 in a torque-transmitting manner by means of the third switching element SE3 and by means of the switching part 490, such that torques emanating from the second rotor 28 are introduced into the coupling gear at the fourth element 42 can. In the third decoupling state, the rotor 28 is decoupled from the element 42 in such a way that no torque can be introduced into the coupling gear 30 via the switching element SE3 and the switching part 49, starting from the second rotor 28 on the fourth element 42.
Das vierte Schaltelement SE4 ist hin dem dritten Ausführungsbeispiel ebenfalls dem Schaltteil 490 zugeordnet. Vorteilhaft haben das vierte Schaltelement SE4 und das dritte Schaltelement SE3 ein gemeinsames Schaltteil und können von einem gemeinsamen Aktuator geschaltet werden. Das Schaltteil 490 ist vorteilhaft permanent drehfest mit dem zweiten Rotor 28 verbunden, wobei das Schaltteil 490 axial verschiebbar zu dem zweiten Rotor 28 angeordnet ist. The fourth switching element SE4 is also assigned to the switching part 490 in the third exemplary embodiment. The fourth switching element SE4 and the third switching element SE3 advantageously have a common switching part and can be switched by a common actuator. The switching part 490 is advantageously permanently non-rotatable with the second rotor 28 connected, wherein the switching part 490 is arranged axially displaceable to the second rotor 28.
Im Falle der dritten Ausführungsform ist das sechste Element 46 ohne eine zwischengeschaltete weitere Übersetzungsstufe mit dem zweiten Fahrzeugrad 16, insbesondere drehfest, gekoppelt. Das erste Fahrzeugrad 14 ist mittels des ersten Schaltelementes SE1 ohne eine weitere zwischengeschaltete Übersetzungsstufe mit dem ersten Element 36, insbesondere drehfest, koppelbar. Außerdem ist das erste Fahrzeugrad 14 mittels des zweiten Schaltelementes SE2 ohne einer weitere zwischen geschaltete Übersetzungsstufe mit dem dritten Element 40, insbesondere drehfest, koppelbar. In the case of the third embodiment, the sixth element 46 is coupled, in particular in a rotationally fixed manner, to the second vehicle wheel 16 without an additional intermediate transmission stage. The first vehicle wheel 14 can be coupled to the first element 36, in particular in a rotationally fixed manner, by means of the first switching element SE1 without a further intermediate transmission stage. In addition, the first vehicle wheel 14 can be coupled, in particular in a rotationally fixed manner, to the third element 40 by means of the second switching element SE2 without a further 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 Schaltteil 48 switching part
49, 490 Schaltteil 49, 490 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 weitere Planetenräder66 more planetary gears
SE1 erstes SchaltelementSE1 first switching element
SE2 zweites Schaltelement SE3 drittes SchaltelementSE2 second switching element SE3 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

Mercedes-Benz Group AG Patentansprüche Mercedes-Benz Group AG patent claims
1. 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: 1. 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 zweiten Element (38) und einem dritten Element (40) und - a first planetary gear set (32) with a first element (36), a second element (38) and a third element (40) and
- einen zweiten Planetenradsatz (34) mit einem vierten Element (42), einem drehfest mit dem zweiten Element (38) verbundenen, fünften Element (44) und einem drehfest mit der zweiten Abtriebswelle (35) verbundenen, sechsten Element (46) aufweist, wobei der erste Rotor (22) derart mit dem zweiten Element (38) gekoppelt ist, dass von der ersten elektrischen Maschine (18) über den ersten Rotor (22) bereitgestellte, erste Antriebsdrehmomente an dem zweiten Element (38) in das Koppelgetriebe (30) einleitbar sind, 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) connected in a rotationally fixed manner to the second output shaft (35), wherein the first rotor (22) is coupled to the second element (38) in such a way that first drive torques provided by the first electrical machine (18) via the first rotor (22) are transferred to the second element (38) into the coupling gear (30 ) can be initiated, characterized by:
- ein erstes Schaltelement (SE1), welches dazu ausgebildet ist, die erste Abtriebswelle (33) drehfest mit dem ersten Element (36) zu verbinden, - a first switching element (SE1), which is designed to connect the first output shaft (33) to the first element (36) in a rotationally fixed manner,
- ein zweites Schaltelement (SE2), welches dazu ausgebildet ist, die erste Abtriebswelle (33) drehfest mit dem dritten Element (40) zu verbinden, und- a second switching element (SE2), which is designed to connect the first output shaft (33) to the third element (40) in a rotationally fixed manner, and
- ein drittes Schaltelement (SE3), welches dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor (28) derart mit dem vierten Element (42) zu koppeln, dass von der zweiten elektrischen Maschine (25) über den zweiten Rotor (28) bereitgestellte, zweite Antriebsdrehmomente an dem vierten Element (42) 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 fourth element (42) in such a way that second drive torques provided by the second electrical machine (25) via the second rotor (28). can be introduced into the coupling gear (30) on the fourth element (42). 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) drehbar gehalten sind,- first planet gears (50) are rotatably held on the second element (38),
- die ersten Planetenräder (50) mit einer ersten Verzahnung des ersten Elements (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),
- an dem fünften Element (44) zweite Planetenräder (52) sowie dritte Planetenräder (54) drehbar gehalten sind, - second planet gears (52) and third planet gears (54) are rotatably held on the fifth element (44),
- die zweiten Planetenräder (52) mit einer vierten Verzahnung des vierten Elementes (42) kämmen, - the second planet gears (52) mesh with a fourth toothing of the fourth element (42),
- die dritten Planetenräder (54) mit einer sechsten Verzahnung des sechsten Elements (46) kämmen, - the third planet gears (54) mesh with a sixth toothing of the sixth element (46),
- jeweils eines der zweiten Planetenräder (52) mit einem jeweiligen der dritten Planetenräder (54) kämmt, und - one of the second planet gears (52) meshes with a respective one of the third planet gears (54), and
- jeweils eines der ersten Planetenräder (50) mit einem jeweiligen der dritten Planetenräder (54) kämmt. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - One of the first planet gears (50) 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 des 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 dritte Schaltelement (SE3) ist dazu ausgebildet, den zweiten Rotor (28) drehtest mit dem vierten Element (42) zu koppeln. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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 nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Effizienz-Betrieb (B) des Antriebssystems (10) das erste Schaltelement (SE1) offen, das zweite Schaltelement (SE2) geschlossen sowie das dritte- 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 the 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 third switching element (SE3) is designed to rotationally couple the second rotor (28) to the fourth element (42). Method for operating an electric drive system according to one of the preceding claims, 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 according to one of claims 1 to 6, 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
Schaltelement (SE3) offen ist. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für einen zweiten Torque-Shift-Betrieb (C) des Antriebssystems (10) das erste Schaltelement (SE1) offen, das zweite Schaltelement (SE2) geschlossen und das dritte Schaltelement (SE3) geschlossen ist. Switching element (SE3) is open. Method for operating an electric drive system according to one of claims 1 to 6, 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.
PCT/EP2023/060488 2022-05-09 2023-04-21 Electric drive system for a motor vehicle, and method for operating such an electric drive system WO2023217513A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022001620.6 2022-05-09
DE102022001620.6A DE102022001620B4 (en) 2022-05-09 2022-05-09 Electric drive system for a motor vehicle and method for operating such an electric drive system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023217513A1 true WO2023217513A1 (en) 2023-11-16

Family

ID=86328369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/060488 WO2023217513A1 (en) 2022-05-09 2023-04-21 Electric drive system for a motor vehicle, and method for operating such an electric drive system

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022001620B4 (en)
WO (1) WO2023217513A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9494218B2 (en) 2012-08-01 2016-11-15 Honda Motor Co., Ltd. Power plant
DE102019107538A1 (en) 2019-03-25 2020-10-01 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Torque vectoring transmission for a motor vehicle

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9494218B2 (en) 2012-08-01 2016-11-15 Honda Motor Co., Ltd. Power plant
DE102019107538A1 (en) 2019-03-25 2020-10-01 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Torque vectoring transmission for a motor vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022001620A1 (en) 2023-11-09
DE102022001620B4 (en) 2024-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2023148327A1 (en) Electric drive unit for a motor vehicle, in particular for an automobile
WO2023148325A1 (en) Electric drive unit for a motor vehicle, in particular for an automobile
WO2019137799A1 (en) Transmission device for a motor vehicle, in particular for an automobile
DE102022001620B4 (en) Electric drive system for a motor vehicle and method for operating such an electric drive system
DE102022001623B4 (en) Electric drive system for a motor vehicle and method for operating such an electric drive system
DE102022000466A1 (en) Electric drive unit for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle
DE102022001622B4 (en) Electric drive system for a motor vehicle and method for operating such an electric drive system
DE102022001409B4 (en) Electric drive system for a motor vehicle, and method for operating such an electric drive system
DE102023001052B3 (en) Electric drive system for a motor vehicle
DE102022001147B3 (en) Hybrid drive system for a motor vehicle and motor vehicle, in particular motor vehicle
DE102021208567B3 (en) Transmission and drive train for a vehicle
DE102022001679B3 (en) Electric drive device for a motor vehicle with two electric motors and torque vectoring function
WO2023198430A1 (en) Hybrid drive system for a motor vehicle, and motor vehicle, in particular automobile
WO2023194125A1 (en) Hybrid drive system for a motor vehicle, and motor vehicle, in particular automobile
WO2023135246A1 (en) Hybrid drive system for a motor vehicle, in particular for a car
DE102022209062A1 (en) Motor vehicle transmission for an at least partially electrically driven motor vehicle
WO2024046655A1 (en) Electric powertrain for a motor vehicle, in particular for an automobile
WO2023089171A1 (en) Electric axle drive for an axle of a motor vehicle, in particular a motor car, and motor vehicle, in particular motor car
DE102022209057A1 (en) Motor vehicle transmission for an at least partially electrically driven motor vehicle
DE102022212013A1 (en) Motor vehicle transmission for an at least partially electrically powered motor vehicle
DE102022209054A1 (en) Motor vehicle transmission for an at least partially electrically driven motor vehicle
DE102022204850A1 (en) Motor vehicle transmission, in particular axle transmission for a drive axle of an at least partially electrically driven motor vehicle
WO2024046852A1 (en) Electric drive system for a motor vehicle, in particular for an automobile, and method for operating such an electric drive system
WO2023057233A1 (en) Electric drive device for a motor vehicle, in particular for a motor car
DE102021005016A1 (en) Electric drive device for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, and motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23721387

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1