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.

Der US 9 494 218 B2 ist ein Triebwerk zum Antreiben von zwei angetriebenen Teilen als bekannt zu entnehmen, um ein Fahrzeug anzutreiben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Antriebssystems sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen elektrischen Antriebssystems zu schaffen, sodass ein besonders effizienter Betrieb und ein besonders geringer Bauraumbedarf des Antriebssystems realisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein elektrisches Antriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

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, 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. Insbesondere fallen die Maschinendrehachsen zusammen, sodass die elektrischen Maschinen beispielsweise koaxial zueinander angeordnet sein können.

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 zweiten, Antriebsdrehmoment.

Das Koppelgetriebe weist einen ersten Planetenradsatz auf, welcher ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist. Das dritte Element ist, insbesondere permanent, drehfest mit einer ersten der Abtriebswellen gekoppelt, das heißt verbunden. Das Koppelgetriebe weist auch einen zweiten Planetenradsatz auf, welcher ein viertes Element, ein fünftes Element und ein sechstes Element aufweist. Das fünfte Element ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Element verbunden. Das sechste Element ist, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Abtriebswelle verbunden.

Das erste Element, das zweite Element und das dritte Element sind Getriebeelemente des ersten Planetenradsatzes beziehungsweise werden auch als Getriebeelemente des ersten Planetenradsatzes bezeichnet. Vorzugsweise ist eines 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 sind Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes. Vorzugsweise ist eines der Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes ein zweites Sonnenrad, ein zweites der Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes ein zweiter Planetenträger und ein drittes der Getriebeelemente ein zweites Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes. Die Planetenträger werden auch als Stege bezeichnet.

Beispielsweise weist das Antriebssystem ein Gehäuse auf, wobei der erste Planetenradsatz und/oder der zweite Planetenradsatz jeweils zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnet sind. Insbesondere dann, wenn das jeweilige Getriebeelement nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, kann beispielsweise das jeweilige Getriebeelement um eine erste Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht werden. Es ist vorteilhaft, wenn die Planetenradsätze koaxial zueinander angeordnet sind, sodass vorzugsweise die Planetenradsatzdrehachsen zusammenfallen.

Die jeweilige Planetenradsatzdrehachse verläuft beispielsweise parallel zur jeweiligen Maschinendrehachse. Besonders vorteilhaft fällt die jeweilige Planetenradsatzdrehachse mit der jeweiligen Maschinendrehachse zusammen. Besonders vorteilhaft sind die beiden genannten Rotoren und auch die beiden Planetenradsätze allesamt koaxial zueinander angeordnet. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise die erste Abtriebswelle und das dritte Element oder die zweite Abtriebswelle und das sechste Element drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass die drehfest miteinander verbundenen Bauelemente koaxial zueinander angeordnet sind und sich insbesondere dann, wenn die Bauelemente angetrieben werden, gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um eine den Bauelementen gemeinsame Bauelementdrehachse wie beispielsweise die erste beziehungsweise zweite Planetenradsatzdrehachse mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, drehen.

Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, ist zu verstehen, dass die Bauelemente derart miteinander gekoppelt oder verbunden sind, dass Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, wobei dann, wenn die Bauelemente drehfest miteinander verbunden sind, die Bauelemente auch drehmomentübertragend miteinander verbunden sind. Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente permanent drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, ist zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindenden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer und somit permanent drehmomentübertragend, das heißt derart miteinander verbunden, dass ein Drehmoment zwischen den Bauelementen übertragen werden kann. Somit ist beispielsweise eines der Bauelemente von dem jeweils anderen Bauelement antreibbar und umgekehrt.

Insbesondere ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente permanent drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehfest miteinander verbindenden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem die Bauelemente voneinander entkoppelt und relativ 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 drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt. Mit anderen Worten ist unter dem Begriff „drehfest“ zu verstehen, dass zwei Elemente drehfest miteinander verbunden sind, wenn sie koaxial zueinander angeordnet und derart miteinander verbunden sind, dass sie sich mit gleicher Winkelgeschwindigkeit insbesondere um die Bauelementdrehachse drehen. Bei dem elektrischen Antriebssystem für das Kraftfahrzeug sind ferner auf bekannte Weise ein erstes Fahrzeugrad und ein zweites Fahrzeugrad vorgesehen, über welche ein Kontakt von dem elektrischen Antriebssystem beziehungsweise von dem Kraftfahrzeug zu einer Fahrbahn hergestellt werden kann. Die erste Abtriebswelle ist dabei unter Umgehung des zweiten Elementes drehmomentübertragend mit dem ersten Fahrzeugrad gekoppelt oder koppelbar. Und die zweite Abtriebswelle ist unter Umgehung des zweiten Elementes drehmomentübertragend mit dem zweiten Fahrzeugrad gekoppelt oder koppelbar. Die beiden Abtriebswellen sind somit hinsichtlich eines von den elektrischen Maschinen ausgehenden Drehmomentenflusses stromabwärts von dem zweiten Element angeordnet. Vorteilhaft sind die beiden Abtriebswellen auch stromabwärts von dem ersten Element und stromabwärts von dem vierten Element angeordnet. Das erste Fahrzeugrad ist in dieser Hinsicht stromabwärts von der ersten Abtriebswelle angeordnet, und das zweite Fahrzeugrad ist stromabwärts von der zweiten Abtriebswelle angeordnet.

Aus dem zitierten Stand der Technik ist ebenso bereits bekannt, dass an dem zweiten Element zweite Planetenräder drehbar gehalten sind, wobei die zweiten Planetenräder permanent mit einer dritten Verzahnung des dritten Elementes kämmen.

Erfindungsgemäß sind an dem fünften Element die zweiten Planetenräder sowie dritte Planetenräder drehbar gehalten, wobei jeweils eines der zweiten Planetenräder mit einem der dritten Planetenräder kämmt, wobei die zweiten Planetenräder sowohl axial überlappend zu dem dritten Element als auch axial überlappend zu dem vierten Element angeordnet sind. Auf diese Weise kann im Vergleich zum genannten Stand der Technik bei dem Koppelgetriebe eine Verzahnungsebene eingespart werden, wodurch der Bauraumbedarf, insbesondere in einer axialen Richtung, verringert werden kann.

Somit ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, dass das zweite Element der erste Planetenträger und das fünfte Element der zweite Planetenträger ist.

Mit der axialen Richtung ist die Richtung einer Hauptdrehachse des Koppelgetriebes gemeint. Mit der Hauptdrehachse des Koppelgetriebes ist die Drehachse der Elemente (Sonnenräder, Planetenträger, Hohlräder) des Koppelgetriebes gemeint.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die dritten Planetenräder permanent mit einer sechsten Verzahnung des sechsten Elementes kämmen. Auf diese Weise kann mit nur drei unterschiedlich eingreifenden Planetenrädern eine besonders hohe Performance bei verhältnismäßig moderaten kosten erzielt werden.

Bei einer weiteren Weiterbildung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn an dem zweiten Element erste Planetenräder drehbar gehalten, das heißt angeordnet, insbesondere gelagert, sind. Die ersten Planetenräder kämmen dabei permanent mit einer ersten Verzahnung des ersten Elements. Jeweils eines der ersten Planetenräder kämmt, insbesondere permanent, mit einem jeweiligen der zweiten Planetenräder. Die zweiten Planetenräder kämmen dabei permanent mit einer vierten Verzahnung des vierten Elementes. Auf diese Weise lässt sich ein besonders performantes elektrisches Antriebssystem darstellen.

Eine weitere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zweiten Planetenräder als Stufenplanetenräder ausgebildet sind, wobei die zweiten Planetenräder jeweils ein axial mit dem ersten Element überlappendes erstes Stufenrad sowie ein axial mit dem vierten Element überlappendes zweites Stufenrad aufweisen, wobei jeweils eines der ersten Stufenräder und eines der zweiten Stufenräder drehfest miteinander verbunden sind, wobei jeweils eines der zweiten Stufenräder mit einem der dritten Planetenräder kämmt. Mit dem Begriff „Stufenplanetenrad“ ist somit ein Planetenrad gemeint, das zwei verschiedene Verzahnungen mit unterschiedlichen Verzahnungsdurchmessern. Mit dem Begriff „Stufenrad“ ist hier gedanklich ein Zahnrad gemeint, welches einen Teil des Stufenplanetenrades darstellt. Das Stufenplanetenrad weist die beiden Stufenräder auf, welche jeweils koaxial zueinander angeordnet sind und jeweils drehfest miteinander verbunden sind. Jeweils die beiden Stufenräder eines Stufenplanetenrades sind drehbar auf einem gemeinsamen Planetenradbolzen angeordnet. Mit Hilfe der Stufenplanetenräder lässt sich insgesamt ein, besonders hinsichtlich der axialen Richtung, sehr kompaktes Koppelgetriebe darstellen.

Besonders vorteilhaft ist es bei der Weiterbildung mit den Stufenplanetenrädern, wenn die zweiten Stufenräder permanent mit dem vierten Element kämmen, wobei an dem zweiten Element erste Planetenräder drehbar gehalten sind, wobei die ersten Planetenräder permanent mit einer ersten Verzahnung des ersten Elementes kämmen, wobei jeweils eines der ersten Planetenräder mit einem der ersten Stufenräder kämmt.

Alternativ kann die Weiterbildung mit den Stufenplanetenrädern weiter verbessert werden, wenn die dritten Planetenräder sowohl mit dem vierten Element als auch mit dem sechsten Element kämmen, wobei dann vorteilhaft die ersten Stufenräder sowohl mit dem ersten Element als auch mit dem dritten Element kämmen.

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 stromab des Koppelgetriebes und insbesondere stromauf des zweiten Fahrzeugrads angeordnet ist, wobei beispielsweise entlang des zweiten Drehmomentenflusses das jeweilige, zweite Abtriebsdrehmoment von dem Koppelgetriebe und der zweiten Abtriebswelle über die zweite Übersetzungsstufe auf das zweite Fahrzeugrad übertragen werden kann. Somit ist die zweite Übersetzungsstufe in dem zweiten Drehmomentenfluss und dabei stromauf des zweiten Fahrzeugrads und stromab der zweiten Abtriebswelle angeordnet. Hierdurch kann auf besonders bauraumgünstige Weise ein besonders effizienter Antrieb der Fahrzeugräder dargestellt werden.

Um auf besonders bauraumgünstige Weise einen besonders vorteilhaften Antrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das erste Element das erste Sonnenrad, das dritte Element das erste Hohlrad, das vierte Element das zweite Sonnenrad und das sechste Element das zweite Hohlrad ist.

Um nun einen besonders effizienten Betrieb sowie einen besonders geringen Bauraumbedarf des elektrischen Antriebssystems realisieren zu können, ist bei einer weiteren sehr vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass das elektrische Antriebssystem ein erstes Schaltelement aufweist, welches dazu vorgesehen oder ausgebildet ist, den ersten Rotor derart mit dem vierten Element, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehfest zu koppeln, dass die von der ersten elektrischen Maschine über den ersten Rotor bereitgestellten oder bereitstellbaren, ersten Antriebsdrehmomente an dem vierten Element, das heißt über das vierte Element in das Koppelgetriebe einleitbar sind. Mit anderen Worten ist das erste Schaltelement dazu vorgesehen oder ausgebildet, den ersten Rotor derart mit dem vierten Element zu koppeln, insbesondere drehmomentübertragend oder drehtest, dass die ersten Antriebsdrehmomente, 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 können.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist auch ein zweites Schaltelement vorgesehen, welches dazu ausgebildet oder vorgesehen ist, den ersten Rotor derart mit dem zweiten Element, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehtest, zu koppeln, dass die von der ersten elektrischen Maschine über den ersten Rotor bereitgestellten oder bereitstellbaren, ersten Antriebsdrehmomente an dem zweiten Element, das heißt über das zweite Element in das Koppelgetriebe einleitbar sind. Mit anderen Worten ist das zweite Schaltelement dazu vorgesehen oder ausgebildet, den ersten Rotor mit dem zweiten Element, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehtest zu koppeln, dass die ersten Antriebsdrehmomente, ausgehend von der ersten elektrischen Maschine beziehungsweise von dem ersten Rotor, an dem zweiten Element beziehungsweise über das zweite Element in das Koppelgetriebe eingeleitet werden können.

Ferner umfasst das elektrische Antriebssystem vorteilhaft auch ein drittes Schaltelement, welches dazu ausgebildet oder vorgesehen ist, den zweiten Rotor derart mit dem ersten Element, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehfest, zu koppeln, dass die von der zweiten elektrischen Maschine über den zweiten Rotor bereitgestellten oder bereitstellbaren, zweiten Antriebsdrehmomente an dem ersten Element in das Koppelgetriebe einleitbar sind. Mit anderen Worten ist das dritte Schaltelement dazu ausgebildet, den zweiten Rotor derart mit dem ersten Element, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere drehfest zu koppeln, dass die zweiten Antriebsdrehmomente, ausgehend von der zweiten elektrischen Maschine beziehungsweise von dem zweiten Rotor, an dem ersten Element beziehungsweise über das erste Element in das Koppelgetriebe eingeleitet werden können.

Mittels der Schaltelemente können unterschiedliche Betriebsweisen realisiert werden, so dass einerseits eine sehr energiesparende Betriebswiese eingestellt werden kann, andererseits verschiedene Performance-Betriebsweisen eingestellt werden können. Beispielsweise ist das erste Schaltelement zwischen einem ersten Koppelzustand und einem zweiten Koppelzustand umschaltbar. In dem ersten Koppelzustand ist mittels des ersten Schaltelements der erste Rotor drehmomentübertragend, ganz besonders vorteilhaft drehtest, mit dem vierten Element gekoppelt. In dem ersten Entkoppelzustand ist der erste Rotor von dem vierten Element entkoppelt, sodass keine Drehmomente über das erste Schaltelement zwischen dem ersten Rotor und dem vierten Element übertragen werden können. Beispielsweise kann das erste Schaltelement, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen wenigstens einer den ersten Koppelzustand bewirkenden, ersten Koppelstellung und wenigstens einer den ersten Entkoppelzustand bewirkenden, ersten Entkoppelstellung bewegt werden.

Beispielsweise ist das zweite Schaltelement zwischen einem zweiten Koppelzustand und einem zweiten Entkoppelzustand umschaltbar. In dem zweiten Koppelzustand ist mittels des zweiten Schaltelements der erste Rotor mit dem zweiten Element drehmomentübertragend, ganz besonders vorteilhaft drehfest, gekoppelt, das heißt verbunden, sodass das jeweilige, erste Antriebsdrehmoment von dem ersten Rotor über das zweite Schaltelement auf das zweite Element übertragen werden kann. Demzufolge kann beispielsweise in dem ersten Koppelzustand das jeweilige, erste Antriebsdrehmoment von dem ersten Rotor über das erste Schaltelement auf oder an das vierte Element übertragen werden. In dem zweiten Entkoppelzustand ist der erste Rotor von dem zweiten Element entkoppelt, sodass keine Drehmomente über das zweite Schaltelement zwischen dem ersten Rotor und dem vierten Element übertragen werden können. Insbesondere ist beispielsweise das zweite Schaltelement, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen wenigstens einer den zweiten Koppelzustand bewirkenden, zweiten Koppelstellung und wenigstens einer den zweiten Entkoppelzustand bewirkenden, zweiten Entkoppelstellung bewegbar.

Das dritte Schaltelement kann beispielsweise zwischen einem dritten Koppelzustand und einem dritten Entkoppelzustand umgeschaltet werden. In dem dritten Koppelzustand ist mittels des dritten Schaltelements der zweite Rotor drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem ersten Element gekoppelt, sodass das jeweilige, zweite Antriebsdrehmoment von dem zweiten Rotor über das dritte Schaltelement an oder auf das erste Element übertragen werden kann. In dem dritten Entkoppelzustand ist beispielsweise der zweite Rotor von dem ersten Element entkoppelt, sodass keine Drehmomente über das dritte Schaltelement zwischen dem zweiten Rotor und dem ersten Element übertragen werden können. Beispielsweise kann das dritte Schaltelement, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen wenigstens einer den dritten Koppelzustand bewirkenden, dritten Koppelstellung und wenigstens einer den dritten Entkoppelzustand bewirkenden, dritten Entkoppelstellung bewegt werden.

Um einen besonders effizienten Betrieb zu realisieren, ist das dritte Schaltelement vorzugsweise als ein formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als eine Klauenkupplung, ausgebildet, sodass beispielsweise in dem dritten Koppelzustand mittels des dritten Schaltelements der zweite Rotor formschlüssig mit dem ersten Element drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, gekoppelt, das heißt verbunden ist.

Im Rahmen der gesamten vorliegenden Offenbarung werden auch als Ordinalia bezeichnete Ordnungszahlwörter wie zum Beispiel „erster“, „erstes“, „zweite“, „zweites“ etc. nicht notwendigerweise verwendet, um eine Anzahl oder Menge anzugeben oder zu implizieren, sondern um eindeutig auf Begriffe referenzieren zu können, denen die Ordnungszahlwörter zugeordnet sind beziehungsweise auf die sich die Ordnungszahlwörter beziehen.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Schaltelement dazu ausgebildet ist, den ersten Rotor drehfest mit dem vierten Element zu koppeln.

Dadurch können das Gewicht und der Bauraumbedarf des Antriebssystems besonders gering gehalten werden, und es kann ein besonders effizienter Betrieb realisiert werden.

Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Schaltelement dazu ausgebildet, den ersten Rotor drehfest mit dem zweiten Element zu koppeln. Hierdurch können Gewicht und Bauraumbedarf des Antriebssystems weiter verringert werden, und Verluste können besonders gering gehalten werden.

In weiterer, besonders vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das dritte Schaltelement dazu ausgebildet ist, den zweiten Rotor drehfest mit dem ersten Element zu koppeln. Dadurch kann auf besonders bauraumgünstige und gewichtssparende Weise ein besonders effizienter Betrieb dargestellt werden.

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.

Zur Realisierung eines besonders effizienten Betriebs hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn für einen auch als Drehmomentenverschiebungsbetrieb bezeichneten Torque- Shift-Betrieb des Antriebssystems das erste Schaltelement geschlossen, das zweite Schaltelement offen und das dritte Schaltelement geschlossen ist.

Um einen besonders effizienten Betrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass für einen Effizienz-Betrieb des Antriebssystems das erste Schaltelement offen, das zweite Schaltelement geschlossen sowie das dritte Schaltelement offen ist.

Für einen auch als zweiter Drehmomentenverschiebungsbetrieb bezeichneten, zweiten Torque-Shift-Betrieb des Antriebssystems ist beispielsweise das zweite Schaltelement geschlossen, das erste Schaltelement offen und das dritte Schaltelement geschlossen. Bei oder in dem ersten Torque-Shift-Betrieb treiben beispielsweise beide elektrischen Maschinen, das heißt beide Rotoren das Kraftfahrzeug, insbesondere die Fahrzeugräder, an, insbesondere gleichzeitig, wobei eine Verteilung der von den elektrischen Maschinen über ihre Rotoren bereitgestellten oder bereitstellbaren Antriebsdrehmomente auf die beiden Fahrzeugräder von einem Drehmomentenverhältnis der beiden elektrischen Maschinen zueinander abhängt. Somit kann beispielsweise auf eines der Fahrzeugräder mehr Drehmoment, das heißt ein größeres Drehmoment übertragen werden als eine der beiden elektrischen Maschinen höchstens bereitstellen kann. Bei oder in dem zweiten Torque-Shift-Betrieb treibt beispielsweise bezogen auf die elektrischen Maschinen nur eine der elektrischen Maschinen, insbesondere die erste elektrische Maschine, das Kraftfahrzeug, insbesondere die Fahrzeugräder, an, wobei durch einen entsprechenden Betrieb der anderen elektrischen Maschine, insbesondere der zweiten elektrischen Maschine, das von der einen elektrischen Maschine bereitgestellte Antriebsmoment auf die beiden Fahrzeugräder verteilt wird, mithin kann durch, insbesondere entsprechendes, Betreiben der anderen elektrischen Maschine eine Verteilung des von der einen elektrischen Maschine, insbesondere von dem Rotor der einen elektrischen Maschine, bereitgestellten 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. Das jeweilige Fahrzeugrad kann deutlich mehr als 50 Prozent des von der einen elektrischen Maschine über den Rotor der einen elektrischen Maschine bereitgestellten Antriebsdrehmoments erhalten. Hierfür treibt die zweite elektrische Maschine ganz leicht an oder bremst ganz leicht ab. Vorteilhaft ist der zweite Torque-Shift-Betrieb zum Beispiel dann, wenn in dem auch als Effizienzmodus bezeichneten Effizienz-Betrieb in eine Kurve gefahren wird und dann, insbesondere einfach durch Zuschalten, das heißt Schließen des dritten Schaltelements eine Drehmomentverschiebung erzielt werden soll.

Es ist erkennbar, dass in dem Torque-Shift-Betrieb eine solche Drehmomentenverschiebung oder Drehmomentenverteilung realisiert werden kann, dass eine Verteilung oder Aufteilung des von der einen elektrischen Maschine über den Rotor der einen elektrischen Maschine bereitstellbare oder bereitgestellte Antriebsdrehmoment auf die Fahrzeugräder durch Betreiben der anderen elektrischen Maschine variiert, das heißt eingestellt werden kann, insbesondere dadurch, dass die andere elektrische Maschine das Koppelgetriebe wahlweise antreibt oder abbremst. Das Koppelgetriebe weist beispielsweise eine Grundverteilung auf, gemäß welcher beispielsweise ein in das Koppelgetriebe eingeleitetes Gesamtdrehmoment auf die Abtriebswellen und über diese auf die Fahrzeugräder aufgeteilt oder verteilt wird. Insbesondere ist die Grundverteilung durch eine mechanische Konstruktion des Koppelgetriebes definiert, das heißt vorgegeben. Das Gesamtdrehmoment resultiert beispielsweise aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und/oder aus dem jeweiligen zweiten Antriebsdrehmoment, wobei beispielsweise das Gesamtdrehmoment insbesondere dann aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment resultieren kann, wenn der zweite Rotor das jeweilige, zweite Antriebsdrehmoment und, insbesondere gleichzeitig, der erste Rotor das jeweilige, erste Antriebsdrehmoment bereitstellt und das erste Antriebsdrehmoment und das zweite Antriebsmoment, insbesondere gleichzeitig, in das Koppelgetriebe eingeleitet werden. Durch Betreiben der anderen elektrischen Maschine, das heißt dadurch, dass die andere elektrische Maschine das Koppelgetriebe, das heißt beispielsweise wenigstens eines der Getriebeelemente und/oder wenigstens eine der Komponenten antreibt und/oder dadurch, dass die andere elektrische Maschine das Koppelgetriebe, das heißt das wenigstens eine Getriebeelement und/oder die wenigstens eine Komponente abbremst, kann das Koppelgetriebe derart beeinflusst werden, dass beispielsweise das jeweilige, von der einen elektrischen Maschine bereitgestellte Antriebsdrehmoment beziehungsweise das Gesamtdrehmoment nicht oder nicht nur gemäß der Grundverteilung, sondern gemäß einer von der Grundverteilung unterschiedlichen Verteilung auf die Abtriebswellen und über diese auf die Fahrzeugräder aufgeteilt oder verteilt wird, wobei beispielsweise durch Variieren des Betriebs der anderen elektrischen Maschine, das heißt beispielsweise durch Variieren eines von der anderen elektrischen Maschine, insbesondere von dem Rotor der anderen elektrischen Maschine, bereitgestellten Drehmoments zum Antreiben oder Abbremsen des Koppelgetriebes die genannte Verteilung variiert werden kann. Dadurch kann beispielsweise eingestellt werden, dass das jeweilige, erste Abtriebsdrehmoment einen ersten Wert, insbesondere einen ersten Betrag, und das zweite Abtriebsdrehmoment, insbesondere gleichzeitig, einen von dem ersten Wert unterschiedlichen, zweiten Wert, insbesondere einen von dem ersten Betrag unterschiedlichen, zweiten Betrag, aufweist. Diese Drehmomentenverschiebung ist insbesondere bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs vorteilhaft, da dann beispielsweise dem kurvenäußeren Fahrzeugrad ein größeres Drehmoment als dem kurveninneren Fahrzeugrad zugeteilt werden kann, um beispielsweise das Kraftfahrzeug aus einer Kurve vorteilhaft heraus zu beschleunigen. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Fahrdynamik realisiert werden. Somit ermöglicht die Erfindung die Realisierung einer besonders hohen Leistungsfähigkeit, insbesondere im Hinblick auf eine hohe Quer-Dynamik, insbesondere bei gleichzeitig hoher Effizienz des Antriebssystems. Des Weiteren ermöglicht die Erfindung eine besonders kompakte Bauweise des Antriebssystems.

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 an, insbesondere während ein Betrieb der anderen elektrischen Maschine unterbleibt, das heißt während die andere elektrische Maschine das Koppelgetriebe weder antreibt noch abbremst. Hier wiegt dann beispielsweise das Koppelgetriebe wie ein herkömmliches Differentialgetriebe, wobei das von der einen elektrischen Maschine insbesondere über den Rotor der elektrischen Maschine bereitgestellte Antriebsdrehmoment gemäß der beispielsweise 50:50 betragenden Grundverteilung auf die Abtriebswellen und über diese auf die Fahrzeugräder aufgeteilt oder verteilt wird. Trotz der Grundverteilung, welche beispielweise eine 50:50-Verteilung ist, können die Fahrzeugräder insbesondere in Kurven unterschiedliche Drehzahlen, jedoch insbesondere nicht unterschiedliche Drehmomente, erhalten beziehungsweise aufweisen, da beispielsweise das Koppelgetriebe wie ein herkömmliches, auch als Differential oder Achsgetriebe bezeichnetes Differentialgetriebe betreibbar ist oder ausgebildet ist, welches insbesondere bei einer Kurvenfahrt unterschiedliche Drehzahlen der Fahrzeugräder zulässt, während jedoch die Fahrzeugräder von der einen elektrischen Maschine angetrieben werden oder antreibbar sind, mithin drehmomentübertragend mit dem Rotor der einen elektrischen Maschine gekoppelt sind. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. In den Zeichnungen sind gleiche oder funktionsgleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Grundform eines elektrischen Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug;

Fig. 2 eine detailliertere schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems;

Fig. 3 eine Schalttabelle zum Veranschaulichen von unterschiedlichen, auch als Modi oder Betriebsmodi bezeichneten Betrieben des elektrischen Antriebssystems;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elements mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein elektrisches Antriebssystem 10 für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen, ganz insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand beispielsweise wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete, einfach auch als Achsen bezeichnete Fahrzeugachsen auf. Eine der Fahrzeugachsen ist in Fig. 1 erkennbar und mit 12 bezeichnet. Die jeweilige Fahrzeugachse weist wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder auf, nämlich ein erstes Fahrzeugrad 14 und ein zweites Fahrzeugrad 16. Es ist erkennbar, dass die Fahrzeugräder 14 und 16 auf in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Mittels des Antriebssystems 10 können die Fahrzeugräder 14 und 16 und das Kraftfahrzeug insgesamt, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden. Die Fahrzeugräder 14 und 16 sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während es in Fahrzeughochrichtung nach unten 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 erste Rotor 22 ist mittels des Stators 20 antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 20 und relativ zu einem in Fig. 2 besonders schematisch dargestellten Gehäuse 24 des Antriebssystems 10 drehbar. Die elektrische Maschine 18 kann über ihren ersten Rotor 22 jeweilige, erste Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder 14 und 16 des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Das elektrische Antriebssystem 10 umfasst außerdem eine zweite elektrische Maschine 25, welche einen zweiten Stator 26 und einen zweiten Rotor 28 aufweist. Mittels des zweiten Stators 26 kann der zweite Rotor 28 angetrieben und dadurch um eine zweite Maschinendrehachse relativ zu dem zweiten Stator 26 und relativ zu dem Gehäuse 24 gedreht werden. Die zweite elektrische Maschine 25 kann über ihren zweiten Rotor 28 jeweilige, zweite Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder 14 und 16 und somit des Kraftfahrzeugs bereitstellen.

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 erste 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 erste Fahrzeugrad 14 von der ersten Abtriebswelle 33 und somit über die erste Abtriebswelle 33 von dem Koppelgetriebe 30 und über dieses von der jeweiligen, elektrischen Maschine 18, 25 angetrieben werden kann. Entsprechend kann das zweite Fahrzeugrad 16 von der zweiten Abtriebswelle 35 und somit über die zweite Abtriebswelle 35 von dem Koppelgetriebe 30 und über dieses von der jeweiligen, elektrischen Maschine 18, 25 angetrieben werden.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der erste Rotor 22 mittels eines ersten Schaltelementes SE1 mit einer ersten Welle des Koppelgetriebes 30 gekoppelt, insbesondere drehtest verbunden, werden kann, und dass der erste Rotor 22 mittels eines zweiten Schaltelementes SE2 mit einer zweiten Welle des Koppelgetriebes 30 gekoppelt, insbesondere drehtest verbunden, werden kann. Der zweite Rotor 28 kann vorteilhaft mit einer dritten Welle des Koppelgetriebes 30 verbunden, insbesondere drehfest verbunden, werden.

In Zusammenschau mit Fig. 2 ist erkennbar, dass das Koppelgetriebe 30, insbesondere die Überlagerungseinheit, einen ersten Planetenradsatz 32 und einen zweiten Planetenradsatz 34 aufweist. Der erste Planetenradsatz 32 weist ein erstes Element 36, ein zweites Element 38 und ein drittes Element 40 auf, und der zweite Planetenradsatz 34 weist ein viertes Element 42, ein fünftes Element 44 und ein sechstes Element 46 auf. Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsformen ist das erste Element 36 ein erstes Sonnenrad, das zweite 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. Es ist erkennbar, dass das dritte Element 40, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Abtriebswelle 33 verbunden ist. Des Weiteren ist das fünfte Element 44, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Element 38 verbunden. Des Weiteren ist das sechste Element 46, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Abtriebswelle 35 verbunden, das heißt gekoppelt.

Das Koppelgetriebe 30 weist somit drehfest miteinander verbundene Planetenträger auf, die einen gemeinsamen Planetenträger bilden. Der gemeinsame Planetenträger (mithin das zweite Element 38 und das drehfest mit dem zweiten Element 38 verbundene fünfte Element 44) bildet zusammen mit dem dritten Element 40 und dem sechsten Element 46 ein Teilgetriebe des Koppelgetriebes 30. Dieses Teilgetriebe kann als ein Differentialgetriebe aufgefasst werden, bei welchem der gemeinsame Planetenträger als eine Differentialeingangswelle fungiert und bei welchem das dritte Element 40 und das sechste Element 46 jeweils als Differentialausgangswellen fungieren.

Um nun einen besonders effizienten Betrieb sowie eine besonders kompakte Bauweise des Antriebssystems 10 realisieren zu können, weist das Antriebssystem 10 das erste Schaltelement SE1 auf, mittels welchem der erste Rotor 22 drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem vierten Element 42 koppelbar, das heißt verbindbar ist, sodass das jeweilige, von der ersten elektrischen Maschine 18 über ihren ersten Rotor 22 bereitgestellte oder bereitstellbare, erste Antriebsdrehmoment an dem oder über das vierte Element 42 in das Koppelgetriebe 30 einleitbar ist. Das vierte Element 42 umfasst dabei die im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnte erste Welle des Koppelgetriebes 30.

Das elektrische Antriebssystem 10 umfasst außerdem das zweite Schaltelement SE2, mittels welchem der erste Rotor 22 mit dem zweiten Element 38 und somit mit dem fünften Element 44 drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, koppelbar, das heißt verbindbar ist, sodass das jeweilige, von der ersten elektrischen Maschine 18 über ihren ersten Rotor 22 bereitstellbare oder bereitgestellte, erste Antriebsdrehmoment an dem oder über das zweite Element 38 in das Koppelgetriebe 30 einleitbar ist, wobei das zweite Element 38 die im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnte zweite Welle des Koppelgetriebes 30 umfasst. Hierzu ist ein beispielsweise als Schiebemuffe ausgebildetes Schaltteil 48 vorgesehen, welches zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand umschaltbar ist. Insbesondere kann das Schaltteil 48, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 24 und/oder translatorisch, zwischen wenigstens einer den ersten Zustand bewirkenden, ersten Stellung und wenigstens einer den zweiten Zustand bewirkenden, zweiten Stellung bewegt werden. Der erste Zustand ist ein erster Koppelzustand, und der zweite Zustand ist ein zweiter Koppelzustand, welcher mit einem ersten Entkoppelzustand einhergeht, wobei der erste Koppelzustand mit einem zweiten Entkoppelzustand einhergeht. Bei der Grundform und der ersten Ausführungsform ist in dem ersten Zustand, mithin in dem ersten Koppelzustand mittels des Schaltteils 48 und mittels des Schaltelements SE1 der erste Rotor 22, insbesondere formschlüssig, mit dem vierten Element 42 drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, verbunden, insbesondere während der erste Rotor 22 von dem zweiten Element 38 entkoppelt ist, derart, dass über das erste Schaltelement SE1 keine Drehmomente zwischen dem ersten Rotor 22 und dem zweiten Element 38 übertragen werden können. In dem zweiten Zustand ist mittels des zweiten Schaltelements SE2 und mittels des Schaltteils 48 der erste Rotor 22 drehmomentübertragend, insbesondere drehtest, mit dem zweiten Element 38 gekoppelt, insbesondere während der erste Rotor 22 von dem vierten Element 42 entkoppelt ist, derart, dass über das zweite Schaltelement SE2 keine Drehmomente zwischen dem ersten Rotor 22 und dem vierten Element 42 übertragbar sind.

Daher geht der erste Koppelzustand mit dem zweiten Entkoppelzustand und der zweite Koppelzustand mit dem ersten Entkoppelzustand einher, sodass der erste Zustand dem ersten Koppelzustand und dem zweiten Entkoppelzustand und der zweite Zustand dem zweiten Koppelzustand und dem ersten Entkoppelzustand entspricht.

Das elektrische Antriebssystem 10 umfasst außerdem das dritte Schaltelement SE3, mittels welchem der zweite Rotor 28 drehmomentübertragend, insbesondere drehtest, mit dem ersten Element 36 koppelbar, insbesondere verbindbar, ist, sodass das jeweilige, von der zweiten elektrischen Maschine 25 über den zweiten Rotor 28 bereitgestellte oder bereitstellbar, zweite Antriebsdrehmoment an dem oder über das erste Element 36 in das Koppelgetriebe 30 eingeleitet werden kann. Das erste Element 36 umfasst dabei die in Fig. 1 erwähnte dritte Welle des Koppelgetriebes 30.

Bei der in Fig. 2 gezeigten, detaillierten ersten Ausführungsform sind an dem zweiten Element 38 erste Planetenräder 50 und zweite Planetenräder 52 drehbar angeordnet, das heißt gehalten, wobei die ersten Planetenräder 50 permanent mit einer ersten Verzahnung des ersten Elements 36 kämmen. Die zweiten Planetenräder 52 kämmen permanent mit einer dritten Verzahnung des dritten Elements 40 und jeweils eines der ersten Planetenräder 50 kämmt, insbesondere permanent, mit einem jeweiligen der zweiten Planetenräder 52. An dem fünften Element 44 sind die zweiten Planetenräder 52 und insbesondere zusätzlich dazu vorgesehene, dritte Planetenräder 54 drehbar angeordnet, das heißt gehalten, wobei die zweiten Planetenräder 52 permanent mit einer vierten Verzahnung des vierten Elements 42 kämmen. Die dritten Planetenräder 54 kämmen permanent mit einer sechsten Verzahnung des sechsten Elements 46. Insbesondere unterbleibt ein Kämmen der Planetenräder 50 mit dem Element 40, und insbesondere unterbleibt ein Kämmen der Planetenräder 52 mit dem Element 46. Dabei kämmt jeweils eines der zweiten Planetenräder 52, insbesondere permanent, mit einem jeweiligen der dritten Planetenräder 54. In der Ausführungsform der Fig. 2 sind die zweiten Planetenräder mit einheitlichem Verzahnungsdurchmesser ausgeführt. Vorzugsweise sind die zweiten Planetenräder 52 als Stufenplanetenräder ausgebildet, was insbesondere in Fig. 5 näher beschrieben ist.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 2, der Fig. 4, der Fig. 5 und der Fig. 6 weist das Koppelgetriebe 30 jeweils zwei Verzahnungsebenen auf, nämlich eine erste Verzahnungsebene 72 und eine zweite Verzahnungsebene 74. Die erste Verzahnungsebene 72 ist senkrecht zu einer Drehachse der beiden Planetenradsätze 32, 34 angeordnet und liegt axial im Bereich einer Verzahnung des ersten Elementes 36. Die zweite Verzahnungsebene 74 ist ebenfalls senkrecht zu der Drehachse der Planetenradsätze angeordnet und liegt axial im Bereich einer Verzahnung des vierten Elementes 42. Alle Zahneingriffe des ersten Planetenradsatzes 32 werden durch die erste Verzahnungsebene 72 geschnitten. Alle Zahneingriffe des zweiten Planetenradsatzes 34 werden durch die zweite Verzahnungsebene 74 geschnitten. Es gibt keine weiteren Zahneingriffe des Koppelgetriebes 30, die nicht entweder durch die erste Verzahnungsebene 72 oder die zweite Verzahnungsebene 74 geschnitten werden.

Wie in allen Ausführungsformen der Fig. 2, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 schematisch dargestellt, sind die jeweiligen elektrischen Maschine 18, 25 vorzugsweise als Axialflussmaschinen (AFM) ausgebildet. Hierbei umfasst beispielsweise der jeweilige Rotor 22, 28 zwei auch als Rotorscheiben bezeichnete oder als Rotorscheiben bezeichnete 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 angeordnet ist. Das gesamte elektrische Antriebssystem kann auf diese Weise besonders kompakt und performant dargestellt werden, obwohl mit zwei elektrischen Maschinen jeweils ein großer Kosten- und Bauraumaufwand betrieben wird.

Fig. 3 zeigt eine Schalttabelle, welche eine Spalte S1 aufweist, in welche drei auch als Betriebe bezeichnete Betriebsmodi eingetragen sind. Der jeweilige Betriebsmodus wird auch als Betriebszustand bezeichnet. Ein erster der Betriebsmodi ist ein erster Torque- Shift-Betrieb TS1 , welcher auch als erster Drehmomentenverschiebungsbetrieb bezeichnet wird, ein zweiter der Betriebsmodi ist ein auch als Effizienzmodus bezeichneter Effizienz-Betrieb E, und ein dritter der Betriebsmodi ist ein auch als zweiter Drehmomentenverschiebungsbetrieb bezeichneter, zweiter Torque-Shift-Betrieb TS2. Wie anhand der Schalttabelle erkennbar ist, ist für den beziehungsweise in dem ersten Torque-Shift-Betrieb das Schaltelement SE1 geschlossen, während das Schaltelement SE3 geschlossen, das Schaltelement SE2 offen, das heißt geöffnet ist. Für den oder in dem Effizienz-Betrieb E sind die Schaltelemente SE1 und SE3, insbesondere gleichzeitig, geöffnet, während das Schaltelement SE2 geschlossen ist. Für den oder in dem zweiten Torque-Shift-Betrieb TS2 sind die Schaltelemente SE2 und SE3, insbesondere gleichzeitig, geschlossen, während das Schaltelement SE1 geöffnet, das heißt offen, ist. Unter dem Merkmal, dass das Schaltelement SE1 geschlossen ist, ist zu verstehen, dass mittels des Schaltelements SE1 das Element 42 drehmomentübertragend, das heißt drehfest, mit dem Rotor 22 verbunden ist, mithin sich das Schaltelement SE1 in dem ersten Koppelzustand befindet. Unter dem Merkmal, dass das Schaltelement SE2 geschlossen ist, ist zu verstehen, dass mittels des Schaltelements SE2 der Rotor 22 drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem zweiten Element 38 verbunden ist, mithin sich das Schaltelement SE2 in dem zweiten Koppelzustand befindet. Unter dem Merkmal, dass das Schaltelement SE3 geschlossen ist, ist zu verstehen, dass mittels des Schaltelements SE3 der Rotor 28 drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem Element 36 verbunden ist, mithin sich das Schaltelement SE3 in seinem dritten Koppelzustand befindet. Unter dem Merkmal, dass das Schaltelement SE3 offen ist, ist zu verstehen, dass sich das Schaltelement SE3 in seinem dritten Entkoppelzustand befindet, in welchem keine Drehmomente über das Schaltelement SE3 zwischen dem Rotor 28 und dem Element 36 übertragbar sind. Unter dem Merkmal, dass das Schaltelement SE1 offen ist, ist zu verstehen, dass sich das Schaltelement SE1 in seinem ersten Entkoppelzustand befindet, in welchem keine Drehmomente über das Schaltelement SE1 zwischen dem Rotor 22 und dem Element 42 übertragbar sind. Unter dem Merkmal, dass das Schaltelement SE2 offen oder geöffnet ist, ist zu verstehen, dass sich das Schaltelement SE2 in seinem zweiten Entkoppelzustand befindet, in welchem keine Drehmomente über das Schaltelement SE2 zwischen dem Rotor 22 und dem zweiten Element 38 übertragen werden können.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems 10, wobei sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform nur hinsichtlich zweier Aspekte unterscheidet, nämlich zum einen darin, dass die Übersetzungsstufen 56, 58 nicht nach, sondern vor dem Koppelgetriebe 30 angeordnet sind, und zum andern darin, dass ein viertes Schaltelement SE4 vorgesehen ist.

Die erste Übersetzungsstufe 56 ist bei der zweiten Ausführungsform hinsichtlich eines von der ersten elektrischen Maschine 18 ausgehenden Drehmomentes zwischen dem ersten Rotor 22 und dem Koppelgetriebe 30 angeordnet. Die erste Übersetzungsstufe 56 ist bei der zweiten Ausführungsform hinsichtlich eines von der ersten elektrischen Maschine 18 ausgehenden Drehmomentes zwischen dem ersten Rotor 22 und dem ersten Schaltelement SE1 sowie auch zwischen dem ersten Rotor 22 und dem zweiten Schaltelement SE2 angeordnet.

Die zweite Übersetzungsstufe 58 ist bei der zweiten Ausführungsform hinsichtlich eines von der zweiten elektrischen Maschine 25 ausgehenden Drehmomentes zwischen dem zweiten Rotor 28 und dem Koppelgetriebe 30 angeordnet.

Die zweite Übersetzungsstufe 58 ist bei der zweiten Ausführungsform hinsichtlich eines von der zweiten elektrischen Maschine 25 ausgehenden Drehmomentes zwischen dem zweiten Rotor 28 und dem dritten Schaltelement angeordnet. Alternativ hierzu und in den Zeichnungen nicht dargestellt kann das dritte Schaltelement SE3 hinsichtlich des von der zweiten elektrischen Maschine 25 ausgehenden Drehmomentes zwischen dem zweiten Rotor 28 und der zweiten Übersetzungsstufe angeordnet sein, wobei dann nach der zweiten Übersetzungsstufe 58 unmittelbar das Koppelgetriebe 30 folgt, indem zum Beispiel das achte Element 62 der zweiten Übersetzungsstufe 58 drehfest mit dem ersten Element 36 verbunden ist.

Die Anordnung der Übersetzungsstufen 56, 58, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, kann so auch bei der ersten Ausführungsform angewandt werden.

Bei der zweiten Ausführungsform weist das elektrische Antriebssystem 10 ein viertes Schaltelement SE4 auf. Das vierte Schaltelement SE4 ist dazu ausgebildet, den ersten Rotor 22 drehfest mit dem zweiten Rotor 28 zu verbinden.

Mittels des vierten Schaltelementes SE4 kann ein Boost-Betrieb realisiert werden, indem das zweite Schaltelement SE2 geschlossen, das erste Schaltelement SE1 offen, das dritte Schaltelement SE3 offen und das vierte Schaltelement SE4 geschlossen werden.

Das Antriebssystem 10 der in Fig. 5 gezeigten dritten Ausführungsform umfasst ein Koppelgetriebe 30a, welches eine zentrale Überlagerungseinheit aufweist. Im Folgenden soll vor allem auf Unterschiede zur ersten Ausführungsform eingegangen werden.

Das Koppelgetriebe 30a weist einen ersten Planetenradsatz 32a und einen zweiten Planetenradsatz 34a auf. Der erste Planetenradsatz 32a weist ein erstes Element 36a, ein zweites Element 38a und ein drittes Element 40a auf, und der zweite Planetenradsatz 34a weist ein viertes Element 42a, ein fünftes Element 44a und ein sechstes Element 46a auf. Auch hier ist das erste Element 36a ein erstes Sonnenrad, das zweite Element 38a ein erster Planetenträger, welcher auch als erster Steg bezeichnet wird, und das dritte Element 40a ein erstes Hohlrad. Das vierte Element 42a ist ein zweites Sonnenrad, das fünfte Element 44a ist ein zweiter Planetenträger, welcher auch als zweiter Steg bezeichnet wird, und das sechste Element 46a ist ein zweites Hohlrad. Es ist erkennbar, dass das dritte Element 40a, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Abtriebswelle 33 verbunden ist. Des Weiteren ist das fünfte Element 44a, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Element 38a verbunden. Des Weiteren ist das sechste Element 46a, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Abtriebswelle 35 verbunden.

Das Koppelgetriebe 30a weist somit drehfest miteinander verbundene Planetenträger auf, die einen gemeinsamen Planetenträger bilden. Der gemeinsame Planetenträger (mithin das zweite Element 38a und das drehfest mit dem zweiten Element 38a verbundene fünfte Element 44a) bilden zusammen mit dem dritten Element 40a und dem sechsten Element 46a ein Teilgetriebe des Koppelgetriebes 30a. Dieses Teilgetriebe kann als ein Differentialgetriebe aufgefasst werden, bei welchem der gemeinsame Planetenträger als eine Differentialeingangswelle fungiert und bei welchem das dritte Element 40a und das sechste Element 46a jeweils als Differentialausgangswellen fungieren.

Bei der in Fig. 5 gezeigten dritten Ausführungsform sind an dem zweiten Element 38a erste Planetenräder 50a und zweite Planetenräder 52a drehbar angeordnet, das heißt gehalten, wobei die ersten Planetenräder 50a permanent mit einer ersten Verzahnung des ersten Elements 36a kämmen. Die zweiten Planetenräder 52a kämmen permanent mit einer dritten Verzahnung des dritten Elements 40a und jeweils eines der ersten Planetenräder 50a kämmt, insbesondere permanent, mit einem jeweiligen der zweiten Planetenräder 52a. Die erste Verzahnungsebene schneidet auch hier alle Zahneingriffe des ersten Planetenradsatzes 32a.

An dem fünften Element 44a sind die zweiten Planetenräder 52a und insbesondere zusätzlich dazu vorgesehene, dritte Planetenräder 54a drehbar angeordnet, das heißt gehalten, wobei die zweiten Planetenräder 52a permanent mit einer vierten Verzahnung des vierten Elements 42a kämmen. Die dritten Planetenräder 54a kämmen permanent mit einer sechsten Verzahnung des sechsten Elements 46a. Insbesondere unterbleibt ein Kämmen der ersten Planetenräder 50a mit dem dritten Element 40a, und insbesondere unterbleibt ein Kämmen der zweiten Planetenräder 52a mit dem sechsten Element 46a. Dabei kämmt jeweils eines der zweiten Planetenräder 52a, insbesondere permanent, mit einem jeweiligen der dritten Planetenräder 54a.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen der dritten Ausführungsform der Fig. 5 und der ersten Ausführungsform der Fig. 2 besteht darin, dass die zweiten Planetenräder 52a als Stufenplanetenräder ausgebildet sind. Jedes der Stufenplanetenräder 52a weist ein erstes Stufenrad 70a und ein zweites Stufenrad 71a auf. Jeweils ein erstes Stufenrad 70a ist mit einem zweiten Stufenrad 71a drehfest verbunden und auf einem gemeinsamen Planetenradbolzen angeordnet. Dabei weisen die zweiten Stufenräder 71a vorteilhaft einen größeren Durchmesser auf als die ersten Stufenräder 70a. Die ersten Stufenräder 70a sind dabei dem ersten Planetenradsatz 32a zugeordnet und werden von der ersten Verzahnungsebene 72 geschnitten. Die zweiten Stufenräder 71a sind dem zweiten Planetenradsatz 34a zugeordnet und werden von der zweiten Verzahnungsebene 74 geschnitten.

Das Antriebssystem 10 der in Fig. 6 gezeigten vierten Ausführungsform umfasst ein Koppelgetriebe 30b, welches eine zentrale Überlagerungseinheit aufweist. Im Folgenden soll vor allem auf Unterschiede zur ersten Ausführungsform eingegangen werden.

Das Koppelgetriebe 30b weist einen ersten Planetenradsatz 32b und einen zweiten Planetenradsatz 34b auf. Der erste Planetenradsatz 32b weist ein erstes Element 36b, ein zweites Element 38b und ein drittes Element 40b auf, und der zweite Planetenradsatz 34b weist ein viertes Element 42b, ein fünftes Element 44b und ein sechstes Element 46b auf. Auch hier ist das erste Element 36b ein erstes Sonnenrad, das zweite Element 38b ein erster Planetenträger, welcher auch als erster Steg bezeichnet wird, und das dritte Element 40b ein erstes Hohlrad. Das vierte Element 42b ist ein zweites Sonnenrad, das fünfte Element 44b ist ein zweiter Planetenträger, welcher auch als zweiter Steg bezeichnet wird, und das sechste Element 46b ist ein zweites Hohlrad. Es ist erkennbar, dass das dritte Element 40b, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Abtriebswelle 33 verbunden ist. Des Weiteren ist das fünfte Element 44b, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Element 38b verbunden. Des Weiteren ist das sechste Element 46b, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Abtriebswelle 35 verbunden.

Auch das Koppelgetriebe 30b weist somit drehfest miteinander verbundene Planetenträger auf, die einen gemeinsamen Planetenträger bilden. Der gemeinsame Planetenträger (mithin das zweite Element 38b und das drehtest mit dem zweiten Element 38b verbundene fünfte Element 44b) bilden zusammen mit dem dritten Element 40b und dem sechsten Element 46b ein Teilgetriebe des Koppelgetriebes 30b. Dieses Teilgetriebe kann als ein Differentialgetriebe aufgefasst werden, bei welchem der gemeinsame Planetenträger als eine Differentialeingangswelle fungiert und bei welchem das dritte Element 40b und das sechste Element 46b jeweils als Differentialausgangswellen fungieren.

Bei der in Fig. 6 gezeigten vierten Ausführungsform sind an dem zweiten Element 38b zweite Planetenräder 52b drehbar angeordnet, das heißt gehalten, wobei diese zweiten Planetenräder 52b - anders als bei den vorigen Ausführungsformen - permanent mit einer ersten Verzahnung des ersten Elements 36b kämmen und auch permanent mit einer dritten Verzahnung des dritten Elementes 40b kämmen. Die erste Verzahnungsebene 72 schneidet auch hier alle Zahneingriffe des ersten Planetenradsatzes 32b.

An dem fünften Element 44a sind die zweiten Planetenräder 52b und insbesondere zusätzlich dazu vorgesehene, dritte Planetenräder 54b drehbar angeordnet, das heißt gehalten. Die dritten Planetenräder 54b kämmen permanent mit einer sechsten Verzahnung des sechsten Elements 46b, und die dritten Planetenräder 54b kämmen permanent mit einer vierten Verzahnung des vierten Elementes 42b. Es unterbleibt ein Kämmen der zweiten Planetenräder 52b mit dem vierten Element 42, und es unterbleibt ein Kämmen der zweiten Planetenräder 52b mit dem sechsten Element 46b. Dabei kämmt jeweils eines der zweiten Planetenräder 52b, insbesondere permanent, mit einem jeweiligen der dritten Planetenräder 54b. Die zweite Verzahnungsebene 74 schneidet auch hier alle Zahneingriffe des zweiten Planetenradsatzes 34b.

Bei der vierten Ausführungsform der Fig. 6 sind die zweiten Planetenräder 52b als Stufenplanetenräder ausgebildet sind. Jedes der Stufenplanetenräder 52b weist ein erstes Stufenrad 70b und ein zweites Stufenrad 71b auf. Jeweils ein erstes Stufenrad 70b ist mit einem zweiten Stufenrad 71b drehfest verbunden und auf einem gemeinsamen Planetenradbolzen angeordnet. Dabei weisen die zweiten Stufenräder 71b vorteilhaft einen kleineren Durchmesser auf als die ersten Stufenräder 70b. Die ersten Stufenräder 70b sind dabei dem ersten Planetenradsatz 32b zugeordnet und werden von der ersten Verzahnungsebene 72 geschnitten. Die zweiten Stufenräder 71b sind dem zweiten Planetenradsatz 34b zugeordnet und werden von der zweiten Verzahnungsebene 74 geschnitten. Abschließend sei auf zwei in den Figuren nicht gezeigte ebenfalls sehr vorteilhafte Ausführungsformen hingewiesen.

Bei einer nicht dargestellten fünften Ausführungsform wird auf die Schaltelemente SE1 , SE2, SE3 und SE4 verzichtet, wobei bei dieser fünften Ausführungsform wie bei dem ersten Torque-Shift-Betrieb TS1 das vierte Element 42, 42a, 42b permanent drehmomentübertragend mit dem ersten Rotor 22 gekoppelt ist. Außerdem ist bei der nicht dargestellten fünften Ausführungsform der zweite Rotor 28 permanent drehmomentübertragend mit dem ersten Element 36 verbunden. Die fünfte Ausführungsform ergibt sich somit aus den gezeigten Ausführungsformen jeweils dadurch, dass das zweite Schaltelement SE2 entfällt, dass das gegebenenfalls vorhandene vierte Schaltelement SE4 ebenfalls entfällt, dass an die Stelle des ersten Schaltelementes SE1 eine drehfeste Verbindung gesetzt wird (entsprechend eines geschlossenen Schaltelementes SE1) und dass an die Stelle des dritten Schaltelementes SE3 eine drehfeste Verbindung gesetzt wird. Die fünfte Ausführungsform hat große Gewichts- und Kostenvorteile hat aber den Nachteil, dass insbesondere ein Effizienzmodus nicht ohne Weiteres möglich ist.

Bei einer nicht dargestellten sechsten Ausführungsform wird ebenfalls auf die Schaltelemente SE1, SE2, SE3 und SE4 verzichtet, wobei allerdings anders als bei der fünften Ausführungsform das erste Schaltelement SE1 einfach entfällt, ohne dass an dessen Stelle eine geschlossene Verbindung gesetzt wird. Und anders als bei der fünften Ausführungsform tritt an die Stelle des zweiten Schaltelementes SE2 eine permanente drehmomentübertragende Kopplung des ersten Rotors 22 mit dem fünften Element 44, 44a, 44b. Ansonsten gilt für den Wegfall von Schaltelementen SE3, SE4 das bei der Beschreibung der fünften Ausführungsform Gesagte. Bei der sechsten Ausführungsform ist somit nur der zweite Torque-Shift-Betrieb TS2 möglich, da die Wellenverbindungen an der Stelle der Schaltelemente SE1, SE2, SE3, SE4 so wie bei dem zweiten Torque-Shift-Betrieb TS2 sind.

Bei der fünften Ausführungsform und der sechsten Ausführungsform kann das als Differentialgetriebe fungierende Teilgetriebe (gemeinsamer Planetenträger aus zweitem Element 38 und fünftem Element 44, drittes Element 40 und sechstes Element 46 als drei Wellen eines Differentialgetriebes) ist es unter Umständen sinnvoll, die Zahnraddurchmesser derart zu gestalten, dass eine Momentenverteilung auf die Differentialausgangswellen (drittes Element 40 und sechstes Element 46) nicht im üblichen Verhältnis 50:50 dargestellt wird, sondern zum Beispiel in einem Verhältnis 40:60. Dies kann insbesondere bei einer Ausführungsform sinnvoll sein, bei der, hinsichtlich einer Maschinenmaximalleistung, unterschiedlich dimensionierte elektrische Maschinen eingesetzt werden.

Bezugszeichenliste

10 elektrisches Antriebssystem

12 Fahrzeugachse

14 Fahrzeugrad

16 Fahrzeugrad

18 erste elektrische Maschine

20 erster Stator

22 erster Rotor

24 Gehäuse

25 zweite elektrische Maschine

26 zweiter Stator

28 zweiter Rotor

30 Koppelgetriebe

32 erster Planetenradsatz

33 erste Abtriebswelle

34 zweiter Planetenradsatz

35 zweite Abtriebswelle

36 erstes Element

38 zweites Element

40 drittes Element

42 viertes Element

44 fünftes Element

46 sechstes Element

48 Schaltteil

50 erstes Planetenrad

52 zweites Planetenrad

54 drittes Planetenrad

56 erste Übersetzungsstufe

58 zweite Übersetzungsstufe

60 siebtes Element

62 achtes Element

64 neuntes Element

66 weiteres Planetenrad

68 weitere Welle

70 Erstes Stufenrad

71 Zweites Stufenrad 72 Erste Verzahnungsebene

74 Zweite Verzahnungsebene

E Effizienz-Betrieb

SE1 erstes Schaltelement

SE2 zweites Schaltelement

SE3 drittes Schaltelement

SE4 viertes Schaltelement

TS1 erster Torque-Shift-Betrieb

TS2 zweiter Torque-Shift-Betrieb