WO2023217564A1 - Electric drive system for a motor vehicle, and method for operating such an electric drive system - Google Patents

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

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WO2023217564A1
WO2023217564A1 PCT/EP2023/061414 EP2023061414W WO2023217564A1 WO 2023217564 A1 WO2023217564 A1 WO 2023217564A1 EP 2023061414 W EP2023061414 W EP 2023061414W WO 2023217564 A1 WO2023217564 A1 WO 2023217564A1
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Peter Hahn
Carsten Gitt
Tobias Schilder
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Mercedes-Benz Group AG
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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 two output shafts (33, 35), namely a first output shaft (33) and a second output shaft (35), said output shafts being designed to output output torques from the coupler mechanism (30). A first planetary gear set (32) is provided, having a first element (36), a second element (38) which is rotationally fixed to the second output shaft (35), and a third element (40), 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). The first rotor (22) is coupled to the fourth element (42) such that first drive torques provided by the first electric machine (18) can be introduced into the coupler mechanism (30) at the fourth element (42).

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. Außerdem 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. In addition, DE 10 2019 107 538 A1 discloses a torque distribution transmission, with a first drive shaft, which is connected in a rotationally fixed manner to a first sun gear of a spur gear differential.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Antriebssystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen elektrischen Antriebssystems zu schaffen, sodass ein besonders geringer Bauraumbedarf des Antriebssystems sowie ein besonders vorteilhafter Antrieb realisiert werden können. The object of the present invention is to create an electric drive system and a method for operating such an electric drive system, so that a particularly small installation space requirement 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 8 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 8. 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 angetriebene Räder bezeichnet. Wenn im Folgenden die Rede von den Fahrzeugrädern oder den Rädern ist, so sind darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die mittels des elektrischen Antriebssystems antreibbaren Fahrzeugräder zu verstehen. Das elektrische Antriebssystem weist eine erste elektrische Maschine auf, welche einen ersten Rotor aufweist. Beispielsweise weist die erste elektrische Maschine einen ersten Stator auf, mittels welchem beispielsweise der erste Rotor antreibbar und dadurch um eine erste Maschinendrehachse relativ zu dem ersten Rotor drehbar ist. Insbesondere kann die erste elektrische Maschine über den ersten Rotor erste Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder und somit des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Das elektrische Antriebssystem weist außerdem eine zweite elektrische Maschine mit einem zweiten Rotor auf. Insbesondere weist die zweite elektrische Maschine einen zweiten Stator auf, mittels welchem beispielsweise der zweite Rotor antreibbar und dadurch um eine zweite Maschinendrehachse relativ zu dem zweiten Stator drehbar ist. Insbesondere kann die zweite elektrische Maschine über ihren zweiten Rotor zweite Antriebsdrehmomente bereitstellen, mittels welchen die Fahrzeugräder und somit das Kraftfahrzeug angetrieben werden können. Beispielsweise verlaufen die Maschinendrehachsen parallel zueinander, wobei die Maschinendrehachsen voneinander beabstandet sein können. Insbesondere fallen jedoch 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, and the machine axes of rotation can be spaced apart from one another. In particular, however, 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. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt kann das Koppelgetriebe über seine Abtriebswellen die Abtriebsdrehmomente bereitstellen. Somit ist beispielsweise die erste Abtriebswelle dazu ausgebildet, erste der Abtriebsdrehmomente aus dem Koppelgetriebe auszuleiten, wobei beispielsweise die zweite Abtriebswelle dazu ausgebildet ist, zweite der Abtriebsdrehmomente aus dem Koppelgetriebe auszuleiten. Beispielsweise resultieren das jeweilige, erste Abtriebsdrehmoment und/oder das jeweilige, zweite Abtriebsdrehmoment aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und/oder aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment. The electric drive system 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 zweite Element ist, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Abtriebswelle verbunden, das heißt gekoppelt. 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. Der erste Rotor ist derart mit dem vierten Element, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehfest, gekoppelt, dass die von der ersten elektrischen Maschine über den ersten Rotor bereitgestellten oder bereitstellbaren, ersten Antriebsdrehmomente an dem vierten Element beziehungsweise über das vierte Element in das Koppelgetriebe eingeleitet werden können, mithin einleitbar sind. Mit anderen Worten ist der erste Rotor derart, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehfest, mit dem vierten Element gekoppelt, das heißt verbunden, dass das jeweilige, erste Antriebsdrehmoment, ausgehend von der ersten elektrischen Maschine beziehungsweise von dem ersten Rotor, an dem vierten Element beziehungsweise über das vierte Element in das Koppelgetriebe eingeleitet werden kann. Beispielsweise kann der erste Rotor permanent drehmomentübertragend, insbesondere permanent drehfest, mit dem vierten Element verbunden, das heißt gekoppelt, sein. The coupling gear has a first planetary gear set, which has a first element, a second element and a third element. The second element is, in particular permanently, non-rotatably connected to the second output shaft, that is, coupled. The linkage also includes a second planetary gear set having a fourth element, a fifth element and a sixth element. The fifth element is, in particular permanently, connected to the second element in a rotationally fixed manner. The first rotor is coupled to the fourth element, in particular torque-transmitting and, in particular, rotationally fixed, 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 introduced to the fourth element or into the coupling gear via the fourth element can, therefore, be initiated. In other words, the first rotor is coupled to the fourth element, in particular in a torque-transmitting manner and in particular in a rotationally fixed manner, that is to say connected in such a way that the respective first drive torque, starting from the first electric machine or from the first rotor, is transmitted to the fourth element or can be introduced into the coupling gear via the fourth element. For example, the first rotor can be permanently connected to the fourth element in a torque-transmitting manner, in particular permanently in a rotationally fixed manner, that is, coupled.
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 in 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 zweite Planetenradsatz jeweils zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnet sein können. Insbesondere dann, wenn das jeweilige Getriebeelement nicht drehtest mit dem Gehäuse verbunden ist, kann beispielsweise das jeweilige Getriebeelement um eine erste Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht werden. Beispielsweise dann, wenn die jeweilige Komponente nicht drehtest mit dem Gehäuse verbunden ist, kann die jeweilige Komponente um eine zweite Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht werden. Es ist denkbar, dass die Planetenradsätze koaxial zueinander angeordnet sind, sodass vorzugsweise die Planetenradsatzdrehachsen zusammenfallen. Die jeweilige Planetenradsatzdrehachse verläuft beispielsweise parallel zur jeweiligen Maschinendrehachse und kann dabei insbesondere von der jeweiligen Maschinendrehachse beabstandet sein. Ferner ist es denkbar, dass die jeweilige Planetenradsatzdrehachse mit der jeweiligen Maschinendrehachse zusammenfällt, sodass vorzugsweise der jeweilige Planetenradsatz koaxial zur jeweiligen, elektrischen Maschine angeordnet sein kann. The first element, the second element and the third element are gear elements of the first planetary gear set or are also referred to as gear elements of the first planetary gear set. Preferably, the first of the gear elements is designed as a first sun gear, a second of the gear elements is designed as a first planet carrier and a third of the gear elements is designed 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, for example the first planetary gear set and/or the second planetary gear set can be arranged at least partially in the housing. In particular, if the respective gear element is not connected to the housing in a rotational 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 rotationally connected to the housing, the respective component can be rotated about a second planetary gear set rotation axis relative to the housing. It is conceivable that the planetary gear sets are arranged coaxially with one another, so that the planetary gear set rotation axes preferably coincide. The respective planetary gear set rotation axis runs, for example, parallel to the respective machine rotation axis and can in particular be spaced from the respective machine rotation axis. Furthermore, it is conceivable that the respective planetary gear set rotation axis coincides with the respective machine rotation axis, so that preferably the respective planetary gear set can be arranged coaxially to the respective electrical machine.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise die zweite Abtriebswelle und das zweite Element oder das zweite Element und das fünfte Element drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass die drehfest miteinander verbundenen Bauelemente koaxial zueinander angeordnet sind und sich insbesondere dann, wenn die Bauelemente angetrieben werden, gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um eine den Bauelementen gemeinsame Bauelementdrehachse wie beispielsweise die erste Planetenradsatzdrehachse oder die zweite Planetenradsatzdrehachse mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, drehen. Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, ist zu verstehen, dass die Bauelemente derart miteinander gekoppelt oder verbunden sind, dass Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, wobei dann, wenn die Bauelemente drehfest miteinander verbunden sind, die Bauelemente auch drehmomentübertragend miteinander verbunden sind. Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente permanent drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, ist zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehmomentübertragend verbindenden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer und somit permanent drehmomentübertragend, das heißt derart miteinander verbunden, dass ein Drehmoment zwischen den Bauelementen übertragen werden kann. Somit ist beispielsweise eines der Bauelemente von dem jeweils anderen Bauelement antreibbar und umgekehrt. Insbesondere ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente permanent drehtest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehtest miteinander verbindenden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem die Bauelemente voneinander entkoppelt und relativ zueinander drehbar sind, insbesondere um die Bauelementdrehachse, sodass keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer, mithin permanent drehtest miteinander verbunden oder gekoppelt. Mit anderen Worten ist unter dem Begriff „drehtest“ zu verstehen, dass zwei insbesondere drehbar gelagerte Elemente drehfest miteinander verbunden sind, wenn sie koaxial zueinander angeordnet und derart miteinander verbunden sind, dass sie sich mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit insbesondere um die Bauelementdrehachse drehen. In the context of the present disclosure, the feature that two components such as the second output shaft and the second element or the second element and the fifth element are connected to one another in a rotationally fixed manner means that the components connected to one another in a rotationally fixed manner are arranged coaxially with one another and are in particular when the components are driven, rotate together or simultaneously about a component rotation axis common to the components, such as the first planetary gear set rotation axis or the second planetary gear set rotation axis, with the same angular velocity, in particular relative to the housing. The feature that two components are connected to one another in a torque-transmitting manner is to be understood as meaning that the components are coupled or connected to one another in such a way that torques can be transmitted between the components, whereby when the components are connected to one another in a rotationally fixed manner, the components also transmit torque are connected to each other. The feature that two components are permanently connected to each other 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 in a torque-transmitting manner and a decoupling state in which no torque 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 is different from the other Component can be driven and vice versa. In particular, the feature that two components are permanently connected to one another in a rotational 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 rotational manner and a decoupling state in which the components are decoupled from one another and relative to one another are rotatable, in particular about the component rotation axis, so that no torques can be transmitted between the components, but rather the components are always connected or coupled to one another in a permanently rotated manner. In other words, the term “rotation test” means that two elements, in particular rotatably mounted, are connected to one another in a rotationally fixed manner when they are arranged coaxially to one another and are connected to one another in such a way that they rotate at the same angular velocity, in particular around the component rotation axis.
Beispielsweise ist das jeweilige Getriebeelement, insbesondere permanent, drehfest mit einer jeweiligen Welle des ersten Planetenradsatzes verbunden oder bildet diese jeweilige Welle mit aus. Ferner ist es denkbar, dass die jeweilige Komponente, insbesondere permanent, drehfest mit einer jeweiligen Welle des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist oder diese jeweilige Welle mit ausbildet. For example, the respective gear element is, in particular permanently, connected in a rotationally fixed manner to a respective shaft of the first planetary gear set or also forms this respective shaft. Furthermore, it is conceivable that the respective component is, in particular permanently, connected in a rotationally fixed manner to a respective shaft of the second planetary gear set or that it also forms this respective shaft.
Um nun einen besonders geringen Bauraumbedarf des elektrischen Antriebssystems sowie einen besonders vorteilhaften Antrieb realisieren zu können, ist erfindungsgemäß ein erstes Schaltelement vorgesehen, welches dazu ausgebildet oder vorgesehen ist, die erste Abtriebswelle drehfest mit dem dritten Element zu verbinden. Mit anderen Worten ist mittels des ersten Schaltelements die erste Abtriebswelle drehfest mit dem dritten Element verbindbar. 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 dritten Element verbunden. In dem ersten Entkoppelzustand gibt das erste Schaltelement die erste Abtriebswelle und das dritte Element für eine insbesondere um die erste Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehung zwischen der ersten Abtriebswelle und dem dritten Element frei, sodass in dem ersten Entkoppelzustand die erste Abtriebswelle und das dritte Element insbesondere um die erste Planetenradsatzdrehachse relativ zueinander drehbar sind. Beispielsweise kann das erste Schaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen wenigstens einer den ersten Entkoppelzustand bewirkenden, ersten Koppelstellung und wenigstens einer den ersten Entkoppelzustand bewirkenden, ersten Entkoppelstellung bewegt werden. In order to be able to realize a particularly small space requirement for the electric drive system as well as a particularly advantageous drive, according to the invention a first switching element is 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 first switching element. For example, the first switching element can be switched between a first coupling state and a first decoupling state. In the first coupling state, the first output shaft is connected to the third element in a rotationally fixed manner by means of the first switching element. In the first decoupling state, the first switching element releases the first output shaft and the third element for a relative rotation between the first output shaft and the third element, in particular about the first planetary gear set rotation axis, so that in the first decoupling state the first output shaft and the third element in particular about the first Planetary gear set rotation axis can be rotated relative to each other. For example, the first switching element can, in particular relative to the housing and/or translationally, between at least one first coupling position and at least one first decoupling position causing the first decoupling state can be moved.
Erfindungsgemäß ist ferner ein zweites Schaltelement vorgesehen, welches dazu ausgebildet oder vorgesehen ist, die erste Abtriebswelle drehfest mit dem ersten Element zu verbinden. Beispielsweise ist das zweite Schaltelement zwischen einem zweiten Koppelzustand und einem zweiten Entkoppelzustand umschaltbar. In dem zweiten Koppelzustand ist mittels des zweiten Schaltelements die erste Abtriebswelle drehfest mit dem ersten Element verbunden. In dem zweiten Entkoppelzustand sind die erste Abtriebswelle und das erste Element insbesondere um die erste Planetenradsatzdrehachse relativ zueinander drehbar. 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 Koppelstellung 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 first element in a rotationally fixed manner. For example, the second switching element can be switched between a second coupling state and a second decoupling state. In the second coupling state, the first output shaft is connected to the first element in a rotationally fixed manner by means of the second switching element. In the second decoupling state, the first output shaft and the first element are rotatable relative to one another, in particular 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 coupling position causing the second decoupling state.
Des Weiteren ist erfindungsgemäß ein drittes Schaltelement vorgesehen, welches dazu ausgebildet oder vorgesehen ist, den zweiten Rotor derart, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehfest, mit dem sechsten Element zu koppeln, dass die von der zweiten elektrischen Maschine über den zweiten Rotor bereitgestellten oder bereitstellbaren, zweiten Antriebsdrehmomente an dem sechsten Element beziehungsweise über das sechste Element in das Koppelgetriebe einleitbar sind, mithin eingeleitet werden können. Mit anderen Worten ist das dritte Schaltelement dazu ausgebildet, den zweiten Rotor derart, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehfest, mit dem sechsten Element zu koppeln, das heißt zu verbinden, dass das jeweilige, zweite Antriebsdrehmoment, ausgehend von der zweiten elektrischen Maschine beziehungsweise von dem zweiten Rotor, an dem sechsten Element beziehungsweise über das sechste Element in das Koppelgetriebe eingeleitet werden kann. Beispielsweise ist das dritte Schaltelement zwischen einem dritten Koppelzustand und einem dritten Entkoppelzustand umschaltbar. In dem dritten Koppelzustand ist mittels des dritten Schaltelements der zweite Rotor drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem sechsten Element verbunden. In dem dritten Entkoppelzustand ist der zweite Rotor von dem sechsten Element entkoppelt, sodass über das dritte Schaltelement keine Drehmomente zwischen dem zweiten Rotor und dem sechsten Element übertragen werden können. Insbesondere können in dem dritten Koppelzustand Drehmomente über das dritte Schaltelement zwischen dem zweiten Rotor und dem sechsten Element übertragen werden. Beispielsweise kann das dritte Schaltelement, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen wenigstens einer den dritten Entkoppelzustand bewirkenden, dritten Entkoppelstellung und wenigstens einer den dritten Koppelzustand bewirkenden, dritten Koppelstellung bewegt werden. Furthermore, according to the invention, a third switching element is provided, which is designed or intended to couple the second rotor to the sixth element, in particular in a torque-transmitting manner and in particular in a rotationally fixed manner, in such a way that the switches provided or able to be provided by the second electrical machine via the second rotor second drive torques can be introduced on the sixth element or via the sixth element into the coupling gear, and can therefore be initiated. In other words, the third switching element is designed to couple the second rotor, in particular in a torque-transmitting and most particularly rotationally fixed manner, to the sixth element, that is to say to connect it, in such a way that the respective second drive torque, starting from the second electrical machine or from the second rotor, on the sixth element or via the sixth element can be introduced into the coupling gear. 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 connected to the sixth 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 sixth element, so that no torques can be transmitted between the second rotor and the sixth element via the third switching element. In particular, in the third coupling state, torques can be transmitted via the third switching element between the second rotor and the sixth element. For example, the third switching element can be moved, in particular translationally and/or relative to the housing, between at least one third decoupling position causing the third decoupling state and at least one third coupling position causing the third coupling state.
Um einen besonders vorteilhaften Antrieb auf besonders bauraumgünstige Weise realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das zweite Element der erste Planententräger 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 planetary carrier and the fifth element is the second planetary carrier.
Dabei hat es sich zur Realisierung einer besonders kompakten Bauweise des elektrischen Antriebssystems als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn an dem zweiten Element erste Planetenräder und zweite Planetenräder drehbar gehalten, das heißt angeordnet, sind. Die ersten Planetenräder kämmen, insbesondere permanent, mit einer ersten Verzahnung des ersten Elements. Die zweiten Planetenräder kämmen, insbesondere permanent, mit einer dritten Verzahnung des dritten Elements. Ferner ist es vorgesehen, dass jeweils, insbesondere genau, eines der ersten Planetenräder mit, insbesondere genau, einem jeweiligen der zweiten Planetenräder, insbesondere permanent, kämmt. In order to realize a particularly compact design of the electric drive system, it has proven to be particularly advantageous if first planet gears and second 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 second planet gears mesh, in particular permanently, with a third toothing of the third element. Furthermore, it is provided that in each case, in particular precisely, one of the first planet gears meshes, in particular precisely, with a respective one of the second planet gears, in particular permanently.
Vorzugsweise ist es ferner vorgesehen, dass an dem fünften Element dritte Planetenräder drehbar gehalten, das heißt angeordnet, sind. Die dritten Planetenräder kämmen, insbesondere permanent, mit einer vierten Verzahnung des vierten Elements und mit einer sechsten Verzahnung des sechsten Elements. Des Weiteren ist es vorgesehen, dass jeweils, insbesondere genau, eines der zweiten Planetenräder mit, insbesondere genau, einem jeweiligen der dritten Planetenräder, insbesondere permanent, kämmt. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die dritten Planetenräder nicht mit den ersten Planetenrädern kämmen. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die ersten Planetenräder nicht mit der dritten Verzahnung, nicht mit der vierten Verzahnung und nicht mit der sechsten Verzahnung kämmen. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die zweiten Planetenräder nicht mit der ersten Verzahnung, nicht mit der vierten Verzahnung und 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 kämmen. Insbesondere sind die zweiten Planetenräder zusätzlich zu den ersten Planetenrädern vorgesehen, und ganz vorzugsweise sind die dritten Planetenräder zusätzlich zu den ersten Planetenrädern und zusätzlich zu den zweiten Planetenrädern vorgesehen. Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine erste Übersetzungsstufe vorgesehen, welche hinsichtlich eines ersten Drehmomentenflusses stromab der ersten Abtriebswelle und stromab des Koppelgetriebes und insbesondere stromauf eines ersten der Fahrzeugräder angeordnet ist, wobei beispielsweise das jeweilige, erste Abtriebsdrehmoment entlang des ersten Drehmomentenflusses von dem Koppelgetriebe und der ersten Abtriebswelle über die erste Übersetzungsstufe an oder auf das erste Fahrzeugrad übertragen werden kann, sodass die erste Übersetzungsstufe in dem ersten Drehmomentenfluss und dabei stromab der ersten Abtriebswelle und stromauf des ersten Fahrzeugrads angeordnet ist. Ferner ist vorzugsweise eine zweite Übersetzungsstufe vorgesehen, welche hinsichtlich eines zweiten Drehmomentenflusses stromab der zweiten Abtriebswelle und stromauf 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 oder an das zweite Fahrzeugrad übertragen werden kann. Somit ist beispielsweise 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. Preferably, it is further provided that third planet gears are rotatably held, that is, arranged, on the fifth element. The third planet gears mesh, in particular permanently, with a fourth toothing of the fourth element and with a sixth toothing of the sixth element. Furthermore, it is provided that in each case, in particular precisely, one of the second planet gears meshes, in particular precisely, with a respective one of the third planet gears, in particular permanently. It is preferably provided that the third planet gears do not mesh with the first planet gears. It is preferably provided that the first planet gears do not mesh with the third toothing, not with the fourth toothing and not with the sixth toothing. It is preferably provided that the second planet gears do not mesh with the first toothing, not with the fourth toothing and 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. In particular, the second planetary gears are provided in addition to the first planetary gears, and most preferably the third planetary gears are provided in addition to the first planetary gears and in addition to the second planetary gears. 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 downstream of 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 the coupling gear and the first output shaft can be transmitted to or on the first vehicle wheel via the first gear ratio, 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 upstream 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 or to the second vehicle wheel. Thus, for example, the second transmission stage is 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 den Bauraumbedarf des Antriebssystems besonders gering halten zu können, insbesondere in axialer Richtung des Koppelgetriebes und somit entlang der jeweiligen Planetenradsatzdrehachse betrachtet, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in axialer Richtung des Koppelgetriebes und somit entlang der jeweiligen Planetenradsatzdrehachse betrachtet das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement zwischen der zweiten Übersetzungsstufe und dem Koppelgetriebe angeordnet sind, wobei das dritte Schaltelement in axialer Richtung des Koppelgetriebes betrachtet zwischen dem Koppelgetriebe und der ersten Übersetzungsstufe angeordnet ist. In order to be able to keep the installation space requirement of the drive system particularly low, in particular in the axial direction of the coupling gear and thus viewed along the respective planetary gear set rotation axis, it is provided in a further embodiment of the invention that the first switching element is viewed in the axial direction of the coupling gear and thus along the respective planetary gear set rotation axis and the second switching element is arranged between the second gear ratio and the coupling gear, the third switching element being arranged between the coupling gear and the first gear ratio when viewed in the axial direction of the coupling gear.
Mit der „axialen Richtung“ ist somit die Richtung einer Drehachse der Planetenradsätze gemeint. Der erste Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz sind koaxial zueinander angeordnet. Vorteilhaft sind die Planetenradsätze des Koppelgetriebes, also der erste Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz sowie auch die beiden elektrischen Maschinen allesamt koaxial zueinander angeordnet, so dass auch die Rotoren der elektrischen Maschinen sich um die gleiche Drehachse wie die beiden genannten Planetenradsätze drehen. Wenn im Folgenden Begriffe wie „axial“ oder „axial zwischen“ verwendet werden, so beziehen sich diese Begriffe immer auf die hier genannte Drehachse der Planetenradsätze des Koppelgetriebes. The “axial direction” means the direction of an axis of rotation of the planetary gear sets. The first planetary gear set and the second planetary gear set are arranged coaxially with one another. Advantageously, the planetary gear sets of the coupling gear, i.e. the first planetary gear set and the second planetary gear set as well as the two electrical machines, are all arranged coaxially to one another, so that the rotors of the electrical machines also rotate about the same axis of rotation as the two planetary gear sets mentioned. If terms such as “axial” or “axial “between” are used, these terms always refer to the axis of rotation of the planetary gear sets of the coupling gear mentioned here.
Um einen besonders kompakten Aufbau des Antriebssystems und einen besonders vorteilhaften Antrieb darstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das erste Element als das erste Sonnenrad, das dritte Element als das erste Hohlrad, das vierte Element als das zweite Sonnenrad und das sechste Element als das zweite Hohlrad ausgebildet sind. In order to be able to represent a particularly compact structure of the drive system and a particularly advantageous drive, it is provided in a further embodiment of the invention that the first element as the first sun gear, the third element as the first ring gear, the fourth element as the second sun gear and the sixth element is designed as the second ring gear.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das dritte Schaltelement dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor drehfest mit dem sechsten Element zu koppeln. Mit anderen Worten ist vorzugsweise vorgesehen, dass mittels des dritten Schaltelements der zweite Rotor drehfest mit dem sechsten Element koppelbar, das heißt verbindbar, ist. Dadurch kann der Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden. A further embodiment is characterized in that the third switching element is designed to couple the second rotor to the sixth element in a rotationally fixed manner. In other words, it is preferably provided that the second rotor can be coupled to the sixth element in a rotationally fixed manner, that is to say can be connected, by means of the third switching element. As a result, the installation space requirement can be kept particularly low.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. A second aspect of the invention relates to a method for operating an electric drive system according to the first aspect of the invention. Advantages and advantageous refinements of the first aspect of the invention are to be viewed as advantages and advantageous refinements of the second aspect of the invention and vice versa.
Um einen besonders vorteilhaften Antrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass für einen oder in einem 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 be able to implement a particularly advantageous drive, it is provided in a further embodiment of the invention that for a or in a first torque shift operation of the drive system, the first switching element is closed, the second switching element is open and the third Switching element are closed.
Um einen besonders effizienten Betrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass für einen oder einem Effizienz-Betrieb des Antriebssystems das erste Schaltelement offen, das zweite Schaltelement geschlossen sowie das dritte Schaltelement offen ist. 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 one or an efficient operation of the drive system.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass für einen oder in einem auch als zweiter Drehmomentenverschiebungsbetrieb bezeichneten, zweiten Torque- Shift-Betrieb das erste Schaltelement offen, das zweite Schaltelement geschlossen und das dritte Schaltelement geschlossen sind. 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 auch Begriffe referenzieren zu können, denen die Ordnungszahlwörter zugeordnet sind beziehungsweise auf die sich die Ordnungszahlwörter beziehen. A further embodiment is characterized in that for a second torque shift operation or in a second torque shift operation, the first switching element is open, the second switching element is closed and the third switching element is closed. In the context of the present disclosure, ordinal words referred to as ordinals, such as "first", "first", "second", "second", etc., are not necessarily used to indicate or imply a number or set of elements, but rather to uniquely also be able to reference terms to which the ordinal number words are assigned or to which the ordinal number words refer.
In dem ersten Torque-Shift-Betrieb ist es beispielsweise vorgesehen, dass beide elektrische Maschinen insbesondere über ihre Rotoren nennenswert Drehmoment, insbesondere in Form der Antriebsdrehmomente, zum Vortrieb, das heißt um das Kraftfahrzeug anzutreiben, bereitstellen, insbesondere in gleichem Maße, sodass beispielsweise das erste Antriebsdrehmoment dem zweiten Antriebsdrehmoment entspricht, oder das erste Antriebsdrehmoment oder das zweite Antriebsdrehmoment sind voneinander unterschiedlich. Die elektrischen Maschinen können gleich stark sein, oder die elektrischen Maschinen können unterschiedlich stark sein. Bei dem oder in dem zweiten Torque-Shift-Betrieb treibt bezogen auf die beiden elektrischen Maschinen überwiegend oder im Wesentlichen nur eine der elektrischen Maschinen, insbesondere die erste elektrische Maschine, das Kraftfahrzeug an, worunter zu verstehen ist, dass die eine elektrische Maschine das Kraftfahrzeug überwiegend oder stärker antreibt als die andere elektrische Maschine, deren Momentenbeitrag zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 0 oder größer als 0 sein kann, jedoch insbesondere im Vergleich zur einen elektrischen Maschine vernachlässigt werden kann, wobei eine Verteilung oder Aufteilung des von der einen elektrischen Maschine über den Rotor der einen elektrischen Maschine bereitgestellten Antriebsdrehmoments auf die Fahrzeugräder, das heißt insbesondere auf die Abtriebswellen und über diese auf die Fahrzeugräder, von einem Drehmomentenverhältnis und/oder Drehzahlverhältnis der beiden elektrischen Maschinen zueinander abhängt. Insbesondere gibt die andere elektrische Maschine die Verteilung oder Aufteilung des Antriebsdrehmoments vor. Somit kann beispielsweise auf eines der Fahrzeugräder mehr Drehmoment, das heißt ein größeres Drehmoment, übertragen werden als auf das andere Fahrzeugrad. Mit anderen Worten, bei oder in dem zweiten Torque-Shift-Betrieb treibt beispielsweise bezogen auf die elektrische Maschine nur die eine elektrische Maschine, insbesondere die erste elektrische Maschine, das Kraftfahrzeug, insbesondere die Fahrzeugräder, an, beziehungsweise die eine elektrische Maschine treibt die Fahrzeugräder wesentlich stärker als die andere elektrische Maschine an, wobei durch einen entsprechenden Betrieb der anderen elektrischen Maschine, insbesondere der zweiten elektrischen Maschine, das von der einen elektrischen Maschine bereitgestellte Antriebsdrehmoment auf die beiden Fahrzeugräder verteilt wird, mithin kann durch, insbesondere entsprechendes, Betreiben der anderen elektrischen Maschine eine Verteilung des von der einen elektrischen Maschine, insbesondere von dem Rotor der einen elektrischen Maschine, bereitgestellte Antriebsdrehmoment auf die Fahrzeugräder eingestellt, das heißt variiert, werden. In dem zweiten Torque-Shift-Betrieb hat somit die andere elektrische Maschine keinen wesentlichen Momentenbeitrag, um das Kraftfahrzeug anzutreiben. Es ist erkennbar, dass beispielsweise in dem zweiten Torque- Shift-Betrieb eine solche Drehmomentenverschiebung oder Drehmomentenverteilung realisiert werden kann, dass eine Verteilung oder Aufteilung des von der einen elektrischen Maschine über den Rotor der einen elektrischen Maschine bereitstellbaren oder bereitgestellten Antriebsdrehmoments auf die Fahrzeugräder durch Betreiben der anderen elektrischen Maschine variiert, das heißt eingestellt werden kann, insbesondere dadurch, dass die andere elektrische Maschine das Koppelgetriebe wahlweise antreibt oder abbremst. Das Koppelgetriebe weist beispielsweise eine Grundverteilung auf, gemäß welcher 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 Drehmomentverschiebung ist insbesondere bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs vorteilhaft, da dann beispielsweise dem kurvenäußeren Fahrzeugrad ein größeres Drehmoment als dem kurveninneren Fahrzeugrad zugeteilt werden kann, um beispielsweise das Kraftfahrzeug aus einer Kurve vorteilhaft heraus beschleunigen zu können. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Fahrdynamik realisiert werden. Somit ermöglicht die Erfindung die Realisierung einer besonders hohen Leistungsfähigkeit, insbesondere im Hinblick auf eine hohe Quer-Dynamik, insbesondere bei gleichzeitig hoher Effizienz des Antriebssystems. Des Weiteren ermöglicht die Erfindung eine besonders kompakte Bauweise des elektrischen Antriebssystems. In the first torque shift operation, it is provided, for example, that both electric machines, in particular via their rotors, provide significant torque, in particular in the form of the drive torques, for propulsion, that is to say to drive the motor vehicle, in particular to the same extent, so that, for example first drive torque corresponds to the second drive torque, or the first drive torque or the second drive torque are different from each other. The electrical machines can be of the same strength, or the electrical machines can be of different strengths. In or in the second torque shift operation, based on the two electrical machines, predominantly or essentially only one of the electrical machines, in particular the first electrical machine, drives the motor vehicle, by which is meant that the one electrical machine drives the motor vehicle predominantly or more powerfully than the other electric machine, whose torque contribution to driving the motor vehicle can be 0 or greater than 0, but can be neglected, in particular in comparison to the one electric machine, with a distribution or division of the one electric machine via the rotor the drive torque provided by an electric machine on the vehicle wheels, that is in particular on the output shafts and via these on the vehicle wheels, depends on a torque ratio and / or speed ratio of the two electric machines to one another. In particular, the other electric machine specifies the distribution or division of the drive torque. Thus, for example, more torque, i.e. a greater torque, can be transmitted to one of the vehicle wheels than to the other vehicle wheel. In other words, during or in the second torque shift operation, for example, based on the electric machine, only one electric machine, in particular the first electric machine, drives the motor vehicle, in particular the vehicle wheels, or the one electric machine drives the vehicle wheels significantly stronger than the other electric machine, with the drive torque provided by the one electric machine being distributed to the two vehicle wheels through appropriate operation of the other electric machine, in particular the second electric machine, Therefore, by, in particular, correspondingly operating the other electric machine, a distribution of the drive torque provided by the one electric machine, in particular by the rotor of the one electric machine, to the vehicle wheels can be adjusted, that is, varied. In the second torque shift operation, the other electric machine therefore has no significant torque contribution to drive the motor vehicle. It can be seen that, for example, in the second torque shift operation, such a torque shift or torque distribution can be realized that a distribution or division of the drive torque that can be provided or provided by the one electric machine via the rotor of the one electric machine to the vehicle wheels by operating of the other electrical machine varies, that is, can be adjusted, in particular by the other electrical machine either driving or braking the coupling gear. The coupling transmission has, for example, a basic distribution according to which 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 If the at least one transmission element and/or the at least one component brakes, the coupling transmission can be influenced in such a way that, for example, the respective drive torque provided by the one electric machine or the total torque is not or not only according to the basic distribution, but according to one of the basic distribution different distribution to the output shafts and via these to the vehicle wheels, for example by varying the operation of the other electric machine, that is, for example by varying one of the other electric machine, in particular the rotor of the other electric Machine, torque provided for driving or braking the coupling gear, the distribution mentioned can be varied. This makes it possible, for example, to set that the respective first output torque has a first value, in particular a first amount, and the second output torque, in particular at the same time, has a second value that is different from the first value, in particular a second amount that is different from the first amount . This torque shift is particularly advantageous when the motor vehicle is cornering, since, for example, a greater torque can be assigned to the vehicle wheel on the outside of the curve than to the vehicle wheel on the inside of the curve, in order, for example, to be able 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 efficiency of the drive system at the same time. Furthermore, the invention enables a particularly compact design of the electric drive system.
In dem auch als Effizienzmodus bezeichneten Effizienz-Betrieb treibt beispielsweise bezogen auf die elektrischen Maschinen ausschließlich eine der elektrischen Maschinen, insbesondere die erste elektrische Maschine, das Kraftfahrzeug beziehungsweise die Fahrzeugräder an, insbesondere während ein durch die andere elektrischen Maschinen bewirktes Antreiben der Fahrzeugräder unterbleibt und ganz insbesondere, während die andere elektrische Maschine das Koppelgetriebe weder antreibt noch abbremst und ganz vorzugsweise, während die andere elektrische Maschine deaktiviert ist. Das Koppelgetriebe wirkt hier als klassisches Differential, insbesondere mit einer 50:50- Drehmomentenverteilung, insbesondere auch in Kurven, wobei das Koppelgetriebe insbesondere wie ein Differential trotzdem unterschiedliche Drehzahlen der Fahrzeugräder zulässt, sodass sich das kurvenäußere Fahrzeugrad mit einer größeren Drehzahl dreht oder drehen kann als das kurveninnere Fahrzeugrad. In the efficiency mode, also referred to as efficiency mode, for example, in relation to the electrical machines, only one of the electrical machines, in particular the first electrical machine, drives the motor vehicle or the vehicle wheels, in particular while the vehicle wheels are not driven by the other electrical machines in particular while the other electrical machine neither drives nor brakes the coupling gear and most preferably while the other electrical machine is deactivated. The coupling gear works here as a classic differential, in particular with a 50:50 torque distribution, especially in curves, whereby the coupling gear, in particular like a differential, still allows different speeds of the vehicle wheels, so that the vehicle wheel on the outside of the curve rotates or can rotate at a higher speed than the vehicle wheel on the inside of the curve.
Denkbar ist auch ein Boost-Betrieb des Antriebssystems, wobei der Boost-Betrieb auch als Unterstützungsbetrieb bezeichnet wird. Beispielsweise kann ein viertes Schaltelement vorgesehen sein, mittels welchem der erste Rotor drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem zweiten Rotor verbindbar ist. Beispielsweise kann das vierte Schaltelement zwischen einem vierten Koppelzustand und einem vierten Entkoppelzustand umgeschaltet werden. In dem vierten Koppelzustand ist mittels des vierten Schaltelements der erste Rotor drehfest mit dem zweiten Rotor verbunden. In dem vierten Entkoppelzustand sind die Rotoren und insbesondere die Maschinendrehachsen relativ zueinander drehbar, sodass insbesondere in dem vierten Entkoppelzustand keine Drehmomente zwischen den Rotoren über das vierte Schaltelemente übertragen werden können. Beispielsweise kann das vierte Schaltelement, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen wenigstens einer den vierten Koppelzustand bewirkenden, vierten Koppelstellung und wenigstens einer den vierten Entkoppelzustand bewirkenden, vierten Entkoppelstellung bewegt werden. Für den oder in dem Boost- Betrieb sind beispielsweise das zweite Schaltelement und das vierte Schaltelement geschlossen, während das erste Schaltelement und das dritte Schaltelement offen sind, insbesondere wie beim Effizienz-Betrieb, wobei dann jedoch die Fahrzeugräder beziehungsweise die Abtriebswellen mittels beider elektrischer Maschinen angetrieben werden, sodass beide elektrische Maschinen einen wesentlichen Momentenbeitrag zum Antreiben der Abtriebswelle und somit der Fahrzeugräder und des Kraftfahrzeugs leisten. Insbesondere ist in dem Boost-Betrieb eine klassische Differentialfunktion, insbesondere des Koppelgetriebes, vorgesehen, insbesondere mit einer 50:50-Drehmomentenaufteilung auf die beiden Fahrzeugräder beziehungsweise Abtriebswellen. Boost operation of the drive system is also conceivable, with boost operation also being referred to as support operation. For example, a fourth switching element can be provided, by means of which the first rotor can be connected to the second rotor in a torque-transmitting manner, in particular in a rotationally fixed manner. For example, the fourth switching element can be switched between a fourth coupling state and a fourth decoupling state. In the fourth coupling state, the first rotor is connected to the second rotor in a rotationally fixed manner by means of the fourth switching element. The rotors and in particular the machine axes of rotation are in the fourth decoupling state rotatable relative to each other, so that, in particular in the fourth decoupling state, no torques can be transmitted between the rotors via the fourth switching elements. For example, the fourth switching element can be moved, in particular translationally and/or relative to the housing, between at least one fourth coupling position causing the fourth coupling state and at least one fourth decoupling position causing the fourth decoupling state. For or in boost operation, for example, the second switching element and the fourth switching element are closed, while the first switching element and the third switching element are open, in particular as in efficiency operation, but then the vehicle wheels or the output shafts are driven by both electric machines so that both electric machines make a significant torque contribution to driving the output shaft and thus the vehicle wheels and the motor vehicle. In particular, in the boost mode, a classic differential function, in particular of the coupling gear, is provided, in particular with a 50:50 torque distribution between the two vehicle wheels or output shafts.
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; 1 shows a schematic representation of a first embodiment of an electric drive system for a motor vehicle;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems; 2 is a schematic representation of a second embodiment of the electric drive system;
Fig. 3 eine Schalttabelle zum Veranschaulichen von unterschiedlichen, auch als Modi oder Betriebsmodi bezeichneten Betrieben des elektrischen Antriebssystems; und Fig. 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines elektrischen Antriebssystems. 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 an electric drive system.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform eines elektrischen Antriebssystems 10 für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als ein Kraftwagen, insbesondere als ein Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand beispielsweise wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete, einfach auch als Achsen bezeichnete Fahrzeugachsen auf. Eine der Fahrzeugachsen ist in Fig. 1 erkennbar und mit 12 bezeichnet. Die jeweilige Fahrzeugachse weist wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder auf. Die Fahrzeugräder der Fahrzeugachse 12 sind in Fig. 1 erkennbar und mit 14 und 16 bezeichnet. Es ist erkennbar, dass die Fahrzeugräder 14 und 16 auf in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Mittels des Antriebssystems 10 können die Fahrzeugräder 14 und 16 und somit das Kraftfahrzeug insgesamt, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden. Die Fahrzeugräder 14 und 16 sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während es 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 Rotor 22 jeweilige, erste Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder 14 und 16 und somit 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. Bei der ersten Ausführungsform sind die elektrischen Maschinen 18 und 25 koaxial zueinander angeordnet, sodass die Maschinendrehachsen zusammenfallen. 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, in particular as a passenger car. In its fully manufactured state, the motor vehicle has, for example, at least or exactly two vehicle axles, which are arranged one after the other in the longitudinal direction of the vehicle and thus one behind the other, also simply referred to as axles. One of the vehicle axles can be seen in FIG. 1 and is designated 12. The respective vehicle axle has at least or exactly two vehicle wheels, also simply referred to as wheels. The vehicle wheels of the vehicle axle 12 can be seen in FIG. 1 and are designated 14 and 16. It can be seen that the vehicle wheels 14 and 16 are arranged on sides of the motor vehicle that are opposite one another in the transverse direction of the vehicle. By means of the drive system 10, the vehicle wheels 14 and 16 and thus the motor vehicle as a whole can be driven, in particular purely, electrically. The vehicle wheels 14 and 16 are ground contact elements via which the motor vehicle can be supported or supported downwards on a ground in the vertical direction of the vehicle. If the motor vehicle is driven along the ground while it is supported on the ground in the vertical direction of the vehicle 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 can be driven by means of the stator 20 and can therefore be rotated about a machine axis of rotation relative to the stator 20 and relative to a housing 24 of the drive system 10, which is shown particularly schematically in FIG. The electric machine 18 can provide respective first drive torques via its rotor 22 for driving the vehicle wheels 14 and 16 and thus the motor vehicle. 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 be over their second rotor 28 provide respective second drive torques for driving the vehicle wheels 14 and 16 and thus the motor vehicle. In the first embodiment, the electrical machines 18 and 25 are arranged coaxially with one another, so that the machine axes of rotation coincide.
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 output torque results from the respective first drive torque and/or from the respective second drive torque, and the respective second output torque results, for example, from the respective first drive torque and/or from the respective second drive torque. It can be seen that the vehicle wheel 14 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 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 dritte 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. Die Planetenradsätze 32 und 34 sind koaxial zueinander angeordnet. Das fünfte Element 44 ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Element 38 verbunden, das heißt gekoppelt. Außerdem ist der erste Rotor 22 derart mit dem vierten Element 42 gekoppelt, dass die von der ersten elektrischen Maschine 18 über den ersten Rotor 22 bereitgestellten oder bereitstellbaren, ersten Antriebsdrehmomente an dem vierten Element 42, das heißt über das vierte Element 42, in das Koppelgetriebe 30 einleitbar sind, mithin eingeleitet werden können. Bei der ersten Ausführungsform ist der Rotor 22, insbesondere permanent, drehfest mit dem vierten Element 42 verbunden. Die zweite Abtriebswelle 35 ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Element 38 und somit mit dem fünften Element 44 gekoppelt, das heißt verbunden. The coupling gear 30, in particular the superposition unit, has a first planetary gear set 32 and a second planetary gear set 34. The planetary gear set 32 has a first element 36, a second element 38 and a third element 40. The 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 third 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. The planetary gear sets 32 and 34 are arranged coaxially with one another. The fifth element 44 is, in particular permanently, non-rotatably connected to the second element 38, that is, coupled. In addition, the first rotor 22 is coupled to the fourth element 42 in such a way that the power from the first electrical machine 18 via the first Rotor 22 provided or available, first drive torques on the fourth element 42, that is, via the fourth element 42, into which coupling gear 30 can be introduced, and can therefore be initiated. In the first embodiment, the rotor 22 is connected, in particular permanently, to the fourth element 42 in a rotationally fixed manner. The second output shaft 35 is, in particular permanently, coupled in a rotationally fixed manner to the second element 38 and thus to the fifth element 44, that is to say connected.
Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, ist die jeweilige, elektrische Maschine 18, 25 als eine Axialflussmaschine (AFM) ausgebildet. Hierbei umfasst beispielsweise der jeweilige Rotor 22, 28 zwei auch als Rotorscheiben bezeichnete oder als Rotorscheiben ausgebildete Rotorelemente, welche in axialer Richtung der jeweiligen, elektrischen Maschine 18, 25 voneinander beabstandet sind, wobei der jeweilige Stator 20, 26 in axialer Richtung der jeweiligen, elektrischen Maschine 18, 25 zwischen den jeweiligen Statorelementen der jeweiligen, elektrischen Maschine 18, 25 angeordnet ist. As can be seen from FIG. 1, the respective electrical machine 18, 25 is designed as an axial flux machine (AFM). Here, for example, the respective rotor 22, 28 comprises two rotor elements, also referred to as rotor disks or designed as rotor disks, which are spaced apart from one another in the axial direction of the respective electrical machine 18, 25, with the respective stator 20, 26 in the axial direction of the respective electrical Machine 18, 25 is arranged between the respective stator elements of the respective electrical machine 18, 25.
Um nun eine besonders kompakte Bauweise des elektrischen Antriebssystems 10 sowie einen besonders vorteilhaften Antrieb realisieren zu können, weist das elektrische Antriebssystem 10 ein erstes Schaltelement SE1 auf, welches dazu ausgebildet ist, die erste Abtriebswelle 33 drehfest mit dem dritten Element 40 zu verbinden. Das elektrische Antriebssystem 10 umfasst außerdem ein zweites Schaltelement SE2, welches dazu ausgebildet ist, die erste Abtriebswelle 33 drehfest mit dem ersten Element 36 zu verbinden. Hierfür ist ein beispielsweise als Schiebemuffe ausgebildetes, insbesondere den Schaltelementen SE1 und SE2 gemeinsames erstes Schaltteil 48 vorgesehen, welches zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand umschaltbar ist. Insbesondere kann das erste Schaltteil 48, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 24 und/oder translatorisch, zwischen wenigstens einer den ersten Zustand bewirkenden, ersten Stellung und wenigstens einer den zweiten Zustand bewirkenden, zweiten Stellung bewegt werden. Der erste Zustand ist ein erster Koppelzustand, und der zweite Zustand ist ein zweiter Koppelzustand, welcher mit einem ersten Entkoppelzustand einhergeht, wobei der erste Koppelzustand mit einem zweiten Entkoppelzustand einhergeht. In dem ersten Zustand, mithin in dem ersten Koppelzustand, sind die Abtriebswelle 33 und das dritte Element 40 mittels des ersten Schaltelements SE1 und mittels des ersten Schaltteils 48 drehfest miteinander verbunden, sodass insbesondere Drehmomente über das Schaltelement SE1 und das erste Schaltteil 48 zwischen der Abtriebswelle 33 und dem dritten Element 40 übertragbar sind. In dem zweiten Zustand, mithin in dem zweiten Koppelzustand, sind mittels des zweiten Schaltelements SE2 und mittels des Schaltteils 48 die Abtriebswelle 33 und das Element 36 drehfest miteinander verbunden, sodass über das Schaltelement SE2 und das erste Schaltteil 48 Drehmomente zwischen der Abtriebswelle 33 und dem Element 36 übertragen werden können. In dem ersten Entkoppelzustand (zweiter Zustand) sind die Abtriebswelle 33 und das dritte Element 40 voneinander entkoppelt, sodass die Abtriebswelle 33 und das dritte Element 40 um eine insbesondere den Planetenradsätzen 32 und 34 gemeinsame Planetenradsatzdrehachse relativ zueinander drehbar sind und sodass über das Schaltelement SE1 und das erste Schaltteil 48 keine Drehmomente zwischen der Abtriebswelle 33 und dem dritten Element 40 übertragen werden können. In dem zweiten Entkoppelzustand (erster Zustand) sind die Abtriebswelle 33 und das erste Element 36 voneinander entkoppelt, sodass die Abtriebswelle 33 und das erste Element 36 um die Planetenradsatzdrehachse relativ zueinander drehbar sind und sodass zwischen der Abtriebswelle 33 und dem ersten Element 36 keine Drehmomente über das Schaltelement SE2 und das erste Schaltteil 48 übertragen werden können. In order to be able to realize a particularly compact design of the electric drive system 10 as well as a particularly advantageous drive, the electric drive system 10 has a first switching element SE1, which is designed to connect the first output shaft 33 to the third element 40 in a rotationally fixed manner. The electric drive system 10 also includes a second switching element SE2, which is designed to connect the first output shaft 33 to the first element 36 in a rotationally fixed manner. For this purpose, a first switching part 48, which is designed, for example, as a sliding sleeve and is common to the switching elements SE1 and SE2, is provided, which can be switched between a first state and a second state. In particular, the first switching part 48 can be moved, in particular relative to the housing 24 and/or translationally, between at least one first position causing the first state and at least one second position causing the second state. The first state is a first coupling state, and the second state is a second coupling state which is accompanied by a first decoupling state, the first coupling state being accompanied by a second decoupling state. In the first state, therefore in the first coupling state, the output shaft 33 and the third element 40 are connected to one another in a rotationally fixed manner by means of the first switching element SE1 and by means of the first switching part 48, so that in particular torques via the switching element SE1 and the first switching part 48 between the output shaft 33 and the third element 40 are transferable. In the second state, therefore in the second coupling state, the output shaft 33 and the element 36 are connected to one another in a rotationally fixed manner by means of the second switching element SE2 and by means of the switching part 48, so that via the switching element SE2 and the first switching part 48 torques can be transmitted between the output shaft 33 and the element 36. In the first decoupling state (second state), the output shaft 33 and the third element 40 are decoupled from one another, so that the output shaft 33 and the third element 40 can be rotated relative to one another about a planetary gear set rotation axis that is common to the planetary gear sets 32 and 34 and so via the switching element SE1 and the first switching part 48 no torques can be transmitted between the output shaft 33 and the third element 40. In the second decoupling state (first state), the output shaft 33 and the first element 36 are decoupled from one another, so that the output shaft 33 and the first element 36 are rotatable relative to one another about the planetary gear set rotation axis and so that no torques are transmitted between the output shaft 33 and the first element 36 the switching element SE2 and the first switching part 48 can be transferred.
Das elektrische Antriebssystem 10 umfasst außerdem ein drittes Schaltelement SE3, welches dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor 28 derart mit dem sechsten Element 46 zu koppeln, dass die von der zweiten elektrischen Maschine 25 über den zweiten Rotor 28 bereitgestellten oder bereitstellbaren, zweiten Antriebsdrehmomente an dem sechsten Element 46 beziehungsweise über das sechste Element 46 in das Koppelgetriebe 30 einleitbar sind. Hierzu ist ein zweites Schaltteil 49 vorgesehen, welches zwischen einem dritten Koppelzustand und einem dritten Entkoppelzustand umschaltbar ist. Insbesondere ist das zweite Schaltteil 49, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 24 und/oder translatorisch, zwischen wenigstens einer den dritten Koppelzustand bewirkenden, dritten Koppelstellung und wenigstens einer den dritten Entkoppelzustand bewirkenden, dritten Entkoppelstellung bewegbar. In dem dritten Koppelzustand ist mittels des zweiten Schaltteils 49 und mittels des Schaltelements SE3 der Rotor 28 drehmomentübertragend, insbesondere drehtest, mit dem sechstgen Element 46 verbunden, sodass über das Schaltelement SE3 und das zweite Schaltteil 49 Drehmomente zwischen dem sechsten Element 46 und dem Rotor 28 übertragen werden können. In dem dritten Entkoppelzustand sind das sechste Element 46 und der Rotor 28 voneinander entkoppelt, sodass über das Schaltelement SE3 und das zweite Schaltteil 49 keine Drehmomente zwischen dem Rotor 28 und dem Element 46 übertragen werden können und sodass insbesondere das sechste Element 46 und der Rotor 28 um die Planetenradsatzdrehachse relativ zueinander drehbar sind. The electric drive system 10 also includes a third switching element SE3, which is designed to couple the second rotor 28 to the sixth element 46 in such a way that the second drive torques provided or able to be provided by the second electric machine 25 via the second rotor 28 are transmitted to the second rotor 28 sixth element 46 or via the sixth element 46 can be introduced into the coupling gear 30. For this purpose, a second switching part 49 is provided, which can be switched between a third coupling state and a third decoupling state. In particular, the second switching part 49 is movable, in particular relative to the housing 24 and/or translationally, between at least one third coupling position causing the third coupling state and at least one third decoupling position causing the third decoupling state. In the third coupling state, the rotor 28 is torque-transmitting, in particular rotating, connected to the sixth element 46 by means of the second switching part 49 and by means of the switching element SE3, so that torques are transmitted between the sixth element 46 and the rotor 28 via the switching element SE3 and the second switching part 49 can be transferred. In the third decoupling state, the sixth element 46 and the rotor 28 are decoupled from one another, so that no torque can be transmitted between the rotor 28 and the element 46 via the switching element SE3 and the second switching part 49 and so that in particular the sixth element 46 and the rotor 28 can be rotated relative to one another about the planetary gear set rotation axis.
Bei der ersten Ausführungsform sind an dem zweiten Element 38 erste Planetenräder 50 und zweite Planetenräder 52 jeweils drehbar gehalten. Die ersten Planetenräder 50 kämmen, insbesondere permanent, mit einer ersten Verzahnung des ersten Elements 36. Die zweiten Planetenräder 52 kämmen, insbesondere permanent, mit einer dritten Verzahnung des dritten Elements 40. Ferner ist es vorgesehen, dass jeweils, insbesondere genau, eines der ersten Planetenräder 50 mit, insbesondere genau, einem jeweiligen der zweiten Planetenräder 52, insbesondere permanent, kämmt. An dem fünften Element 44 sind dritte Planetenräder 54 drehbar gehalten, wobei die dritten Planetenräder 54 mit einer vierten Verzahnung des vierten Elements 42 und mit einer sechsten Verzahnung des sechsten Elements 46, insbesondere permanent, kämmen. Des Weiteren ist es vorgesehen, dass jeweils, insbesondere genau, eines der zweiten Planetenräder 52 mit, insbesondere genau, einem jeweiligen der dritten Planetenräder 54, insbesondere permanent, kämmt. In the first embodiment, first planet gears 50 and second planet gears 52 are each rotatably held on the second element 38. The first planet gears 50 mesh, in particular permanently, with a first toothing of the first element 36. The second planet gears 52 mesh, in particular permanently, with a third toothing of the third element 40. Furthermore, it is provided that each, in particular precisely, one of the first planet gears 50 meshes, in particular precisely, with a respective one of the second planet gears 52, in particular permanently . Third planet gears 54 are rotatably held on the fifth element 44, the third planet gears 54 meshing, in particular permanently, with a fourth toothing of the fourth element 42 and with a sixth toothing of the sixth element 46. Furthermore, it is provided that in each case, in particular precisely, one of the second planet gears 52 meshes, in particular precisely, with a respective one of the third planet gears 54, in particular permanently.
Bei den ersten Planetenrädern 50 oder bei den dritten Planetenrädern 54 kann es sich um gestufte Planetenräder handeln. Wenn das erste Hohlrad (drittes Element 40) den gleichen Durchmesser beziehungsweise die gleiche Zähnezahl hat wie das zweite Hohlrad (sechstes Element 46), dann sind vorteilhaft die ersten Planetenräder 50 und die dritten Planetenräder 54 jeweils als ungestufte Planetenräder ausgeführt. Wenn das erste Hohlrad einen anderen Durchmesser beziehungsweise eine andere Zähnezahl hat als das zweite Hohlrad, dann sind entweder die ersten Planetenräder 50 gestuft ausgeführt und die dritten Planetenräder 54 ungestuft oder umgekehrt. The first planetary gears 50 or the third planetary gears 54 can be stepped planetary gears. If the first ring gear (third element 40) has the same diameter or the same number of teeth as the second ring gear (sixth element 46), then the first planetary gears 50 and the third planetary gears 54 are each designed as unstepped planetary gears. If the first ring gear has a different diameter or a different number of teeth than the second ring gear, then either the first planet gears 50 are stepped and the third planet gears 54 are unstepped or vice versa.
Das Antriebssystem 10 weist eine erste Übersetzungsstufe 56 auf, welche hinsichtlich eines ersten Drehmomentenflusses, entlang welchem oder über weichen das jeweilige, erste Abtriebsdrehmoment von der ersten Abtriebswelle 33 auf das erste Fahrzeugrad 14 übertragbar ist, stromab der ersten Abtriebswelle 33 und stromab des Koppelgetriebes 30 und stromauf des Fahrzeugrads 14 in dem ersten Drehmomentenfluss angeordnet ist. Dementsprechend weist das Antriebssystem 10 eine zweite Übersetzungsstufe 58 auf, welche hinsichtlich eines zweiten Drehmomentenflusses, über weichen oder entlang welchem das jeweilige, zweite Abtriebsdrehmoment von der Abtriebswelle 35 auf das zweite Fahrzeugrad 16 übertragbar ist, stromab der zweiten Abtriebswelle 35 und stromab des Koppelgetriebes 30 und stromauf des zweiten Fahrzeugrads 16 in dem zweiten Drehmomentenfluss angeordnet ist. Beispielsweise ist die jeweilige Übersetzungsstufe 56, 58 als ein jeweiliger, dritter Planetenradsatz ausgebildet, welcher ein jeweiliges, siebtes Element 60, ein jeweiliges, achtes Element 62 und ein jeweiliges, neuntes Element 64 aufweist. Die Elemente 60, 62 und 64 werden auch als Getriebeteile bezeichnet, wobei ein erstes der Getriebeteile beispielsweise ein drittes Sonnenrad, ein zweites der Getriebeteile ein dritter Planetenträger und ein drittes der Getriebeteile ein drittes Hohlrad ist. Vorliegend ist das Element 60 das dritte Sonnenrad, das Element 62 der dritte Planetenträger und das Element 64 das jeweilige, dritte Hohlrad. An dem Element 62 sind jeweilige, weitere Planetenräder 66 der jeweiligen Übersetzungsstufe 56, 58 drehbar angeordnet, das heißt gehalten, wobei das jeweilige Planetenrad 66 gleichzeitig mit dem jeweiligen Element 60 und dem jeweiligen Element 64 kämmt. Vorliegend ist die erste Abtriebswelle 33, insbesondere permanent, drehtest mit dem Element 60 der Übersetzungsstufe 56 verbunden, und die Abtriebswelle 35 ist, insbesondere permanent, drehtest mit dem ersten Element 60 der Übersetzungsstufe 58 verbunden, das heißt gekoppelt. The drive system 10 has a first transmission stage 56, which with regard to a first torque flow, along which or via which the respective first output torque can be transferred from the first output shaft 33 to the first vehicle wheel 14, downstream of the first output shaft 33 and downstream of the coupling gear 30 and is arranged upstream of the vehicle wheel 14 in the first torque flow. Accordingly, the drive system 10 has a second transmission stage 58, which, with regard to a second torque flow, via which or along which the respective second output torque can be transferred from the output shaft 35 to the second vehicle wheel 16, downstream of the second output shaft 35 and downstream of the coupling gear 30 and is arranged upstream of the second vehicle wheel 16 in the second torque flow. For example, the respective transmission stage 56, 58 is designed as a respective third planetary gear set, which has a respective seventh element 60, a respective eighth element 62 and a respective ninth element 64. The elements 60, 62 and 64 are also referred to as transmission parts, with a first of the transmission parts being, for example, a third sun gear, a second of the transmission parts being a third planet carrier and a third of the transmission parts being a third ring gear. In the present case, element 60 is the third sun gear, element 62 the third planet carrier and the element 64 the respective third ring gear. On the element 62, respective further planet gears 66 of the respective transmission stage 56, 58 are rotatably arranged, that is, held, with the respective planet gear 66 meshing simultaneously with the respective element 60 and the respective element 64. In the present case, the first output shaft 33 is, in particular permanently, rotationally connected to the element 60 of the transmission stage 56, and the output shaft 35 is, in particular permanently, rotationally connected to the first element 60 of the transmission stage 58, that is, coupled.
Bei der ersten Ausführungsform sind in axialer Richtung des Koppelgetriebes 30 und somit entlang der Planetenradsatzdrehachse betrachtet die Schaltelemente SE2 und SE1 zwischen der ersten Übersetzungsstufe 56 und dem Koppelgetriebe 30 angeordnet, wobei in axialer Richtung des Koppelgetriebes 30 betrachtet das Schaltelement SE3 zwischen dem Koppelgetriebe 30 und der zweiten Übersetzungsstufe 58 angeordnet ist. In the first embodiment, the switching elements SE2 and SE1 are arranged between the first transmission stage 56 and the coupling gear 30 in the axial direction of the coupling gear 30 and thus along the planetary gear set rotation axis, with the switching element SE3 between the coupling gear 30 and the coupling gear 30 when viewed in the axial direction of the coupling gear 30 second translation stage 58 is arranged.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von der ersten Ausführungsform, dass in axialer Richtung des Koppelgetriebes 30 und somit entlang der Planetenradsatzdrehachse betrachtet das erste Schaltelement SE1 und das zweite Schaltelement SE2 zwischen der zweiten Übersetzungsstufe 58 und dem Koppelgetriebe 30 angeordnet sind, wobei das dritte Schaltelement SE3 in axialer Richtung des Koppelgetriebes 30 betrachtet zwischen dem Koppelgetriebe 30 und der ersten Übersetzungsstufe 56 angeordnet ist. Fig. 2 shows a second embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in particular in that, viewed in the axial direction of the coupling gear 30 and thus along the planetary gear set rotation axis, the first switching element SE1 and the second switching element SE2 are arranged between the second gear ratio 58 and the coupling gear 30, the third switching element SE3, viewed in the axial direction of the coupling gear 30, is arranged between the coupling gear 30 and the first transmission stage 56.
Fig. 3 zeigt eine Schalttabelle, anhand derer unterschiedliche, auch als Modi oder Betriebsmodi bezeichnete Betriebe A, B und C des Antriebssystems 10 veranschaulicht sind. Für den oder in dem Betrieb A ist das erste Schaltelement SE1 geschlossen, das zweite Schaltelement SE2 geöffnet und das dritte Schaltelement SE3 geschlossen. Für den oder in dem Betrieb B ist das erste Schaltelement SE1 offen, das zweite Schaltelement SE2 geschlossen und das dritte Schaltelement SE3 offen. In dem oder für den Betrieb C ist das erste Schaltelement SE1 offen, das zweite Schaltelement SE2 geschlossen und das dritte Schaltelement SE3 geschlossen. Beispielsweise ist der Betrieb A ein erster Torque-Shift-Betrieb, welcher auch als erster Drehmomentenverschiebungsbetrieb bezeichnet wird. Beispielsweise ist der Betrieb B ein Effizienz-Betrieb. Ferner ist beispielsweise der Betrieb C ein zweiter Torque-Shift-Betrieb, welcher auch als zweiter Drehmomentenverschiebungsbetrieb bezeichnet wird. Fig. 3 shows a switching table, which is used to illustrate different operations A, B and C of the drive system 10, also referred to as modes or operating modes. For or in operation A, the first switching element SE1 is closed, the second switching element SE2 is open and the third switching element SE3 is closed. For or in operation B, the first switching element SE1 is open, the second switching element SE2 is closed and the third switching element SE3 is open. In or for operation C, the first switching element SE1 is open, the second switching element SE2 is closed and the third switching element SE3 is closed. For example, operation A is a first torque shift operation, which is also referred to as a first torque shift operation. For example, company B is an efficient company. Furthermore, operation C, for example, is a second torque shift operation, which is also referred to as a second torque shift operation.
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 only in two respects: As an alternative to the arrangement of the transmission stages 56, 58, the transmission stages 56, 58 in the third embodiment are arranged upstream of the coupling gear 30 with regard to a torque flow emanating from the electric machines 18, 25; A fourth switching element SE4 is additionally provided, by means of which the first rotor 22 can be coupled to the second rotor 28, the fourth switching element SE4 being arranged upstream of the coupling gear 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 differences mentioned are advantageous in their own right and can each be applied advantageously to the first or second embodiment.
Bei der dritten Ausführungsform ist der zweite Rotor 28 drehfest mit dem siebten Element 60 der ersten Übersetzungsstufe 56 verbunden. Das achte Element 62 der ersten Übersetzungsstufe 56 ist mittels des dritten Schaltelementes SE3 drehfest mit dem sechsten Element 46 verbindbar. Die erste Übersetzungsstufe 56 ist dabei vorteilhaft axial zwischen der zweiten elektrischen Maschine 28 und dem Koppelgetriebe 30 angeordnet. In the third embodiment, the second rotor 28 is connected to the seventh element 60 of the first transmission stage 56 in a rotationally fixed manner. The eighth element 62 of the first transmission stage 56 can be connected in a rotationally fixed manner to the sixth element 46 by means of the third switching element SE3. The first transmission stage 56 is advantageously arranged axially between the second electrical machine 28 and the coupling gear 30.
Ferner ist bei der dritten Ausführungsform der erste Rotor 22 drehfest mit dem siebten Element 60 der zweiten Übersetzungsstufe 58 verbunden, wobei das achte Element 62 der zweiten Übersetzungsstufe 58 drehfest mit dem vierten Element 42 verbunden ist. Furthermore, 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, with the eighth element 62 of the second transmission stage 58 being connected in a rotationally fixed manner to the fourth element 42.
Mittels des vierten Schaltelementes SE4 kann der erste Rotor 22 drehfest mit dem zweiten Rotor 28 verbunden werden. Bei geschlossenem viertem Schaltelement SE4 und geöffnetem dritten Schaltelement SE3 können gleichzeitig beide elektrische Maschinen 18, 25 ihre Leistung über das vierte Element 42 in das Koppelgetriebe 30 einleiten. By means of the fourth switching element SE4, the first rotor 22 can be connected to the second rotor 28 in a rotationally fixed manner. When the fourth switching element SE4 is closed and the third switching element SE3 is open, both electrical machines 18, 25 can simultaneously introduce their power into the coupling gear 30 via the fourth element 42.
Dem vierten Schaltelement SE4 ist in dem dritten Ausführungsbeispiel ein drittes Schaltteil 68 zugeordnet. In the third exemplary embodiment, a third switching part 68 is assigned to the fourth switching element SE4.
Im Falle der dritten Ausführungsform ist das fünfte Element 44 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 dritten Element 40, insbesondere drehfest, koppelbar. Außerdem ist das erste Fahrzeugrad 14 mittels des zweiten Schaltelementes SE2 ohne eine weitere zwischengeschaltete Übersetzungsstufe mit dem ersten Element 36, insbesondere drehtest, koppelbar. In the case of the third embodiment, the fifth element 44 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, in particular in a rotationally fixed manner, to the third element 40 by means of the first switching element SE1 without a further intermediate transmission stage. Besides, the first one is Vehicle wheel 14 can be coupled to the first element 36, in particular in rotation, by means of the second switching element SE2 without a further intermediate gear ratio.
Bezugszeichenliste Reference symbol list
10 elektrisches Antriebssystem10 electric drive system
12 Fahrzeugachse 12 vehicle axle
14 Fahrzeugrad 14 vehicle wheel
16 Fahrzeugrad 16 vehicle wheel
18 erste elektrische Maschine18 first electric machine
20 erster Stator 20 first stator
22 erster Rotor 22 first rotor
24 Gehäuse 24 cases
25 zweite elektrische Maschine25 second electric machine
26 zweiter Stator 26 second stator
28 zweiter Rotor 28 second rotor
30 Koppelgetriebe 30 coupling gears
32 erster Planetenradsatz32 first planetary gear set
33 erste Abtriebswelle 33 first output shaft
34 zweiter Planetenradsatz34 second planetary gear set
35 zweite Abtriebswelle 35 second output shaft
36 erstes Element 36 first element
38 zweites Element 38 second element
40 drittes Element 40 third element
42 viertes Element 42 fourth element
44 fünftes Element 44 fifth element
46 sechstes Element 46 sixth element
48 erstes Schaltteil 48 first switching part
49 zweites Schaltteil 49 second switching part
50 erstes Planetenrad 50 first planetary gear
52 zweites Planetenrad 52 second planetary gear
54 drittes Planetenrad 54 third planetary gear
56 erste Übersetzungsstufe56 first translation stage
58 zweite Übersetzungsstufe58 second translation stage
60 siebtes Element 60 seventh element
62 achtes Element 62 eighth element
64 neuntes Element 64 ninth element
66 weiteres Planetenrad 66 another planetary gear
68 drittes Schaltteil 68 third switching part
SE1 erstes Schaltelement SE2 zweites SchaltelementSE1 first switching element SE2 second switching element
SE3 drittes SchaltelementSE3 third switching element
SE4 viertes SchaltelementSE4 fourth switching element
A Betrieb A operation
B Betrieb B operation
C Betrieb C 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:
- zwei Abtriebswellen (33, 35), nämlich eine erste Abtriebswelle (33) und eine zweite Abtriebswelle (35), welche dazu ausgebildet sind, Abtriebsdrehmomente aus dem Koppelgetriebe (30) auszuleiten, - two output shafts (33, 35), namely a first output shaft (33) and a second output shaft (35), which are designed to transfer output torques from the coupling gear (30),
- einen ersten Planetenradsatz (32) mit einem ersten Element (36), einem drehfest mit der zweiten Abtriebswelle (35) verbundenen, zweiten Element (38) und einem dritten Element (40) und - a first planetary gear set (32) with a first element (36), a second element (38) connected in a rotationally fixed manner to the second output shaft (35) and a third element (40) and
- einen zweiten Planetenradsatz (34) mit einem vierten Element (42), einem drehfest mit dem zweiten Element (38) verbundenen, fünften Element (44) und einem sechsten Element (46), wobei der erste Rotor (22) derart mit dem vierten Element (42) gekoppelt ist, dass von der ersten elektrischen Maschine (18) über den ersten Rotor (22) bereitgestellte, erste Antriebsdrehmomente an dem vierten Element (42) in das Koppelgetriebe (30) einleitbar sind, 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), the first rotor (22) being connected in this way to the fourth Element (42) is coupled so that first drive torques provided by the first electric machine (18) via the first rotor (22) can be introduced into the coupling gear (30) on the fourth element (42), characterized by:
- ein erstes Schaltelement (SE1), welches dazu ausgebildet ist, die erste Abtriebswelle (33) drehfest mit dem dritten Element (40) zu verbinden, - a first switching element (SE1), which is designed to connect the first output shaft (33) to the third element (40) in a rotationally fixed manner,
- ein zweites Schaltelement (SE2), welches dazu ausgebildet ist, die erste Abtriebswelle (33) drehfest mit dem ersten Element (36) zu verbinden, und- a second switching element (SE2), which is designed to connect the first output shaft (33) to the first element (36) in a rotationally fixed manner, and
- ein drittes Schaltelement (SE3), welches dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor (28) derart mit dem sechsten Element (46) zu koppeln, dass von der zweiten elektrischen Maschine (25) über den zweiten Rotor (28) bereitgestellte, zweite Antriebsdrehmoment an dem sechsten Element (46) in das Koppelgetriebe (30) einleitbar sind. Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: - a third switching element (SE3), which is designed to couple the second rotor (28) to the sixth element (46) in such a way that the second drive torque provided by the second electrical machine (25) via the second rotor (28). can be introduced into the coupling gear (30) on the sixth element (46). Electric drive system (10) according to claim 1, characterized in that:
- das zweite Element (38) als ein erster Planetenträger ausgebildet ist und- The second element (38) is designed as a first planet carrier and
- das fünfte Element (44) ist als ein zweiter Planetenträger ausgebildet ist. Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: - The fifth element (44) is designed as a second planet carrier. Electric drive system (10) according to claim 2, characterized in that:
- an dem zweiten Element (38) erste Planetenräder (50) und zweite Planetenräder (52) drehbar gehalten sind, - first planet gears (50) and second planet gears (52) are rotatably held on the second element (38),
- die ersten Planetenräder (50) mit einer ersten Verzahnung des ersten Elements (36) kämmen, - the first planet gears (50) mesh with a first toothing of the first element (36),
- die zweiten Planetenräder (52) mit einer dritten Verzahnung des dritten Elementes (40) kämmen, - the second planet gears (52) mesh with a third toothing of the third element (40),
- jeweils eines der ersten Planetenräder (50) mit einem jeweiligen der zweiten Planetenräder (52) kämmt, - one of the first planet gears (50) meshes with a respective one of the second planet gears (52),
- an dem fünften Element (44) dritte Planetenräder (54) drehbar gehalten sind,- third planet gears (54) are rotatably held on the fifth element (44),
- die dritten Planetenräder (54) mit einer vierten Verzahnung des vierten Elementes (42) und mit einer sechsten Verzahnung des sechsten Elements (46) kämmen und - the third planet gears (54) mesh with a fourth toothing of the fourth element (42) and with a sixth toothing of the sixth element (46) and
- jeweils eines der zweiten Planetenräder (52) mit einem jeweiligen der dritten Planetenräder (54) kämmt. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - One of the second planet gears (52) meshes with a respective one of the third planet gears (54). Electric drive system (10) according to one of the preceding claims, characterized by:
- eine erste Übersetzungsstufe (56), welche hinsichtlich eines Drehmomentenflusses stromab der ersten Abtriebswelle (33) und stromab des Koppelgetriebes (30) angeordnet ist, und - a first transmission stage (56), which is arranged downstream of the first output shaft (33) and downstream of the coupling gear (30) with regard to a torque flow, and
- eine zweite Übersetzungsstufe (58), welche hinsichtlich eines Drehmomentenflusses stromab der zweiten Abtriebswelle (35) und stromab des Koppelgetriebes (30) angeordnet ist. Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung des Koppelgetriebes (30) betrachtet das erste Schaltelement (SE1) und das zweite Schaltelement (SE2) zwischen der ersten Übersetzungsstufe (56) und dem Koppelgetriebe (30) angeordnet sind, wobei das dritte Schaltelement (SE3) in axialer Richtung des Koppelgetriebes (30) betrachtet zwischen dem Koppelgetriebe (30) und der zweiten Übersetzungsstufe (58) angeordnet ist. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (36) ist 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) dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor (28) drehfest mit dem sechsten Element (46) zu koppeln. Verfahren zum Betreiben des elektrischen Antriebssystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für einen ersten Torque-Shift-Betrieb (A) des Antriebsystems (10) das erste Schaltelement (SE1) geschlossen, das zweite Schaltelement (SE2) offen und das dritte Schaltelement (SE3) geschlossen ist. Verfahren zum Betreiben des elektrischen Antriebssystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Effizienz-Betrieb (B) des Antriebssystems (10) das erste Schaltelement (SE1) offen, das zweite Schaltelement (SE2) geschlossen sowie das dritte Schaltelement (SE3) offen ist. Verfahren zum Betreiben des elektrischen Antriebssystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für einen zweiten Torque-Shift-Betrieb (C) des Antriebsystems (10) das erste Schaltelement (SE1) offen, das zweite Schaltelement (SE2) geschlossen und das dritte Schaltelement (SE3) geschlossen ist. - A second transmission stage (58), which is arranged downstream of the second output shaft (35) and downstream of the coupling gear (30) with regard to a torque flow. Electric drive system (10) according to claim 4, characterized in that the first switching element is viewed in the axial direction of the coupling gear (30). (SE1) and the second switching element (SE2) are arranged between the first gear ratio (56) and the coupling gear (30), the third switching element (SE3) viewed in the axial direction of the coupling gear (30) between the coupling gear (30) and the second translation stage (58) is arranged. Electric drive system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the first element (36) is 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 couple the second rotor (28) to the sixth element (46) in a rotationally fixed manner. Method for operating the electric drive system (10) according to one of claims 1 to 7, 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 the electric drive system (10) according to one of claims 1 to 7, characterized in that for efficient operation (B) of the drive system (10) the first switching element (SE1) is open, the second switching element (SE2) is closed and the third switching element (SE3) is open. Method for operating the electric drive system (10) according to one of claims 1 to 7, characterized in that for a second torque shift operation (C) of the drive system (10), the first switching element (SE1) is open, the second switching element (SE2 ) is closed and the third switching element (SE3) is closed.
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