用于机动车的电驱动系统和用于操作该电驱动系统的方法与流程

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于机动车且尤其是汽车的电驱动系统。此外，本发明涉及用于操作这种电驱动系统的方法。

背景技术：

1、us 9 494 218 b2公开一种用于驱动两个被驱动部分的驱动装置，用以驱动车辆。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电驱动系统以及一种用于操作这种电驱动系统的方法，从而能实现驱动系统的特别高效的操作和特别小的结构空间需求。

2、该目的通过一种具有权利要求1的特征的电驱动系统以及通过一种具有权利要求11的特征的方法来实现。在其余权利要求中说明具有合适的发明改进方案的有利设计。

3、本发明的第一方面涉及一种也被称为电驱动装置或设计成电驱动装置的、用于机动车、尤其是汽车且更尤其是轿车的电驱动系统。这意味着机动车在其制造完成状态下具有所述电驱动系统并且借助于所述电驱动系统可以被电驱动，尤其仅被电驱动。例如机动车在其制造完成状态下具有至少或正好两个在车辆纵向上连续且因此相继布置的、也被称为车轴的轴。也被称为车辆的机动车的各个轴具有至少或正好两个也被称为轮的车轮，其中，例如各个轴的车轮布置在机动车的在车辆横向上彼此对置的两侧。借助于电驱动系统，例如可以驱动至少一个轴或两个轴的车轮，由此可以整体驱动机动车。借助于电驱动系统可被驱动的车轮也被称为可驱动轮或从动轮。当下文提到车轮或轮时，除非另有说明，车轮或轮意指借助于电驱动系统可被驱动的车轮。电驱动系统具有第一电机，所述第一电极具有第一转子。例如第一电机具有第一定子，借助于所述第一定子例如可以驱动第一转子并由此使其绕第一电机旋转轴线相对于第一转子可旋转。尤其是，第一电机可以通过第一转子提供第一驱动扭矩以驱动车轮并进而驱动机动车。此外，电驱动系统具有第二电机，所述第二电机具有第二转子。第二电机尤其具有第二定子，借助于所述第二定子例如可以驱动第二转子且由此使其绕第二电机旋转轴线相对于第二定子可旋转。尤其是，第二电机可以通过其第二转子提供第二驱动扭矩，借助于所述第二驱动扭矩可以驱动车轮并进而驱动机动车。例如电机旋转轴线彼此平行延伸。尤其是，电机旋转轴线重合，使得电机例如可以彼此同轴布置。

4、电驱动系统还具有联接变速器(koppelgetriebe)，其具有两个输出轴，即第一输出轴和第二输出轴。输出轴设计用于从联接变速器传出输出扭矩。再换言之，联接变速器可以通过其输出轴提供输出扭矩。因此例如第一输出轴设计成从联接变速器传出输出扭矩中的第一输出扭矩，其中，例如第二输出轴被设计成从联接变速器传出输出扭矩中的第二输出扭矩。例如相应的第一输出扭矩和/或相应的第二输出扭矩来自相应的的第一驱动扭矩和/或第二驱动扭矩。

5、联接变速器具有第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组具有第一元件、第二元件和第三元件。第三元件尤其永久地以抗扭转的方式联接、即连接至输出轴中的第一输出轴。联接变速器还具有第二行星齿轮组，第二行星齿轮组具有第四元件、第五元件和第六元件。第五元件尤其永久地以抗扭转的方式连接至第二元件。第六元件尤其永久地以抗扭转的方式连接至第二输出轴。

6、第一元件、第二元件和第三元件是第一行星齿轮组的传动元件或者也被称为第一行星齿轮组的传动元件。优选地，传动元件中的一个传动元件被设计成第一中心齿轮，传动元件中的第二传动元件被设计成第一行星齿轮架，传动元件中的第三传动元件被设计成第一行星齿轮组的第一齿圈。第四元件、第五元件和第六元件是第二行星齿轮组的传动元件。优选地，第二行星齿轮组的传动元件中的一个传动元件是第二中心齿轮，第二行星齿轮组的传动元件中的第二传动元件是第二行星齿轮架，传动元件中第三传动元件是第二行星齿轮组的第二齿圈。行星齿轮架也被称为连架(stege)。例如驱动系统具有壳体，其中，第一行星齿轮组和/或第二行星齿轮组分别至少部分布置在所述壳体内。尤其当相应的传动元件没有以抗扭转的方式连接至壳体时，例如相应的传动元件可以绕第一行星齿轮组旋转轴线相对于壳体旋转。有利的是这些行星齿轮组相互同轴布置，使得行星齿轮组旋转轴线优选地重合。

7、相应的行星齿轮组旋转轴线例如平行于相应的电机旋转轴线延伸。尤其有利地，相应的行星齿轮组旋转轴线与相应的电机旋转轴线重合。尤其有利地，两个所述转子以及两个行星齿轮组全都彼此同轴布置。

8、在本文范围内，特征“两个部件(例如第一输出轴和第三元件，或者第二输出轴和第六元件)以抗扭转的方式相互连接”意指，以抗扭转的方式相互连接的部件彼此同轴布置并且尤其当所述部件被驱动时共同或同时绕这些部件所共有的部件旋转轴线(例如第一行星齿轮组旋转轴线或第二行星齿轮组旋转轴线)以相同的角速度尤其相对于壳体旋转。

9、特征“两个部件以传递扭矩的方式相互连接”意指，所述部件相互联接或连接，使得可以在部件之间传递扭矩，其中，当所述部件以抗扭转的方式相互连接时，所述部件也以传递扭矩的方式相互连接。特征“两个部件永久地以传递扭矩的方式相互连接”意指，并不设置比如能够在以传递扭矩方式将部件相互连接的联接状态与无法在部件之间传递扭矩的分离状态之间切换的开关元件，而是所述部件一直或始终且因此永久地以传递扭矩的方式相互连接，也就是说使得可在部件之间传递扭矩。因此例如部件中的一个部件可被相应的另一部件驱动，或反之亦然。

10、特征“两个部件永久地以抗扭转的方式相互连接”尤其意指并不设置比如能够在联接状态与分离状态之间切换的开关元件，在所述联接状态中，这些部件以抗扭转的方式相互连接，而在分离状态中，所述部件彼此分离且彼此相对可旋转、尤其是绕部件旋转轴线可旋转，因此无法在所述部件之间传递扭矩，相反地，所述特征意指所述部件总是或始终且因此永久地以抗扭转的方式相互连接或联接。换言之，术语“以抗扭转的方式”意指两个元件在彼此同轴布置且按照以相同的角速度尤其是绕部件旋转轴线旋转的方式相互连接时以抗扭转的方式相互连接。

11、在用于机动车的电驱动系统中，还通过已知方式设置第一车轮和第二车轮，借助于所述第一车轮和第二车轮可以产生电驱动系统或机动车与道路的接触。第一输出轴在此绕过第二元件地以传递扭矩方式联接或可联接至第一车轮。第二输出轴绕过第二元件地以传递扭矩方式联接或可联接至第二车轮。两个输出轴因此关于来自电机的扭矩流布置在第二元件的下游。有利地，两个输出轴也布置在第一元件的下游和第四元件的下游。第一车轮就此而言布置在第一输出轴的下游，并且第二车轮布置在第二输出轴的下游。

12、同样已经从引用的现有技术中知晓在第二元件上可旋转地保持第二行星齿轮，其中，第二行星齿轮永久地与第三元件的第三齿结构啮合。

13、根据本发明，在第五元件上可旋转地保持第二行星齿轮以及第三行星齿轮，其中，第二行星齿轮中的每一个都分别与第三行星齿轮中的一个啮合，其中，第二行星齿轮不仅相对于第三元件在轴向上重叠布置，也相对于第四元件在轴向上重叠布置。以这种方式，相比于所述现有技术可以在联接变速器中省掉一个齿结构平面，由此可以减小尤其在轴向上的结构空间需求。

14、因此本发明还规定，第二元件是第一行星齿轮架，第五元件是第二行星齿轮架。

15、轴向是指联接变速器的主旋转轴线的方向。联接变速器的主旋转轴线是指联接变速器的元件(中心齿轮、行星齿轮架、齿圈)的旋转轴线。

16、本发明的一个改进方案规定，第三行星齿轮永久地与第六元件的第六齿结构啮合。通过这种方式，仅用三种以不同方式啮合的行星齿轮就能够在成本相对适中的情况下展现出特别高的性能。

17、在本发明的另一改进方案中还显示出，有利地，第一行星齿轮可旋转地保持、尤其布置在第二元件上。第一行星齿轮在此永久地与第一元件的第一齿结构啮合。第一行星齿轮中的每一个都分别尤其永久地与第二行星齿轮中相对应一个啮合。第二行星齿轮在此永久地与第四元件的第四齿结构啮合。通过这种方式，可以展现出特别高效能的电驱动系统。

18、本发明的另一改进方案规定，第二行星齿轮被设计成阶梯行星齿轮，其中，第二行星齿轮分别具有在轴向上与第一元件重叠的第一阶梯齿轮以及在轴向上与第四元件重叠的第二阶梯齿轮，其中，第一阶梯齿轮中的每一个都分别与第二阶梯齿轮的中一个以抗扭转的方式相互连接，其中，第二阶梯齿轮中的每一个都分别与第三行星齿轮中的一个啮合。术语“阶梯行星齿轮”因此意指这样的行星齿轮，其具有齿结构直径不同的两个不同的齿结构。在此，术语“阶梯齿轮”理论上意指构成阶梯行星齿轮的一部分的齿轮。阶梯行星齿轮具有各自相互同轴布置且各自以抗扭转的方式相互连接的两个阶梯齿轮。一个阶梯行星齿轮的每两个阶梯齿轮可旋转地布置在共用的行星齿轮螺栓上。借助于阶梯行星齿轮，总体上可以展现出特别是关于轴向非常紧凑的联接变速器。

19、在采用阶梯行星齿轮的改进方案中特别有利地，第二阶梯齿轮永久地与第四元件啮合，其中，第一行星齿轮可旋转地保持在第二元件上，其中，第一行星齿轮永久地与第一元件的第一齿结构啮合，其中，第一行星齿轮中的每一个都分别与的第一阶梯齿轮中的一个啮合。

20、替代地，如果第三行星齿轮与第四元件以及第六元件两者都啮合，则采用阶梯行星齿轮的改进方案可被进一步改善，其中，第一阶梯齿轮于是有利地与第一元件以及第三元件两者都啮合。

21、在本发明的另一个特别有利的实施方式中设置第一传动级，其关于第一扭矩流布置在第一输出轴下游和联接变速器下游且尤其是在车轮中的第一车轮上游，其中，例如相应的第一输出扭矩可沿第一扭矩流从联接变速器和第一输出轴通过第一传动级传递给或传递至第一车轮，使得第一传动级布置在第一扭矩流中且由此在第一输出轴下游和第一车轮上游。还优选地设置第二传动级，其关于第二扭矩流布置在第二输出轴下游和联接变速器下游且尤其是在第二车轮上游，其中，例如相应的第二输出扭矩可以沿第二扭矩流从联接变速器和第二输出轴通过第二传动级传递至第二车轮。因此第二传动级布置在第二扭矩流中且由此在第二车轮上游和第二输出轴下游。由此能以结构空间特别有利的方式展现出特别高效的车轮驱动。

22、为了能以结构空间特别有利的方式实现特别有利的驱动，在本发明的另一设计中规定，第一元件是第一中心齿轮，第三元件是第一齿圈，第四元件是第二中心齿轮，第六元件是第二齿圈。

23、为了能实现电驱动系统的特别高效的操作以及特别少的空间结构需求，在另一个特别有利的改进方案中规定，电驱动系统具有第一开关元件，其设置或设计成将第一转子尤其是以传递扭矩的方式且更尤其以抗扭转的方式联接到第四元件，使得由第一电机通过第一转子提供或可提供的第一驱动扭矩可在第四元件处、即通过第四元件传入联接变速器。换言之，第一开关元件设计或设置用于将第一转子尤其以传递扭矩的方式或以抗扭转的方式联接至第四元件，使得源自第一电机或第一转子的第一驱动扭矩可在第四元件处或通过第四元件传入联接变速器。

24、根据另一改进方案还设置第二开关元件，其设计或设置成将第一转子尤其以传递扭矩方式且更尤其以抗扭转的方式联接至第二元件，使得由第一电机通过第一转子提供或可提供的第一驱动扭矩可在第二元件处、即通过第二元件传入联接变速器。换言之，第二开关元件设置和设计用于将第一转子尤其是以传递扭矩方式且更尤其以抗扭转的方式联接至第二元件，使得源自第一电机或第一转子的第一驱动扭矩可在第二元件处或通过第二元件传入联接变速器。

25、此外，电驱动系统有利地还包括第三开关元件，其设计或设置用于将第二转子尤其是以传递扭矩方式且更尤其是以抗扭转的方式联接至第一元件，使得由第二电机通过第二转子提供或可提供的第二驱动扭矩可在第一元件处传入联接变速器。换言之，第三开关元件被设计成将第二转子尤其是以传递扭矩方式且更尤其是以抗扭转的方式联接至第一元件，使得来自第二电机或第二转子的第二驱动扭矩可在第一元件处或通过第一元件传入联接变速器。

26、借助于开关元件可以实现不同的操作方式，因此一方面可以出现非常节能的操作方式，另一方面可以出现各种的高性能操作方式。

27、例如第一开关元件可以在第一联接状态与第二联接状态之间切换。在第一联接状态中，借助于第一开关元件将第一转子以传递扭矩的方式更尤其有利地以抗扭转的方式联接至第四元件。在第一分离状态中，第一转子与第四元件分离，因此无法在第一转子与第四元件之间经由第一开关元件传递扭矩。例如第一开关元件可以尤其可平移地和/或相对于壳体在至少一个造成第一联接状态的第一联接位置与至少一个造成第一分离状态的第一分离位置之间运动。

28、例如第二开关元件可以在第二联接状态与第二分离状态之间切换。在第二联接状态中，借助于第二开关元件将第一转子以传递扭矩的方式、更尤其有利地以抗扭转的方式联接、即连接至第二元件，使得相应的第一驱动扭矩可以从第一转子经由第二开关元件传递给第二元件。因此，例如可以在第一联接状态中将相应的第一驱动扭矩从第一转子通过第一开关元件传递至或传递给第四元件。在第二分离状态中，第一转子与第二元件分离，因此在第一转子和第四元件之间不能经由第二开关元件传递扭矩。尤其是，例如第二开关元件尤其可平移地和/或相对于壳体可以在至少一个造成第二联接状态的第二联接位置与至少一个造成第二分离状态的第二分离位置之间运动。

29、第三开关元件可以例如在第三联接状态与第三分离状态之间切换。在第三联接状态中，借助于第三开关元件将第二转子以传递扭矩的方式尤其是以抗扭转的方式联接至第一元件，使得相应的第二驱动扭矩可从第二转子经由第三开关元件传递至或传递给第一元件。在第三分离状态中，例如第二转子与第一元件分离，从而不能在第二转子和第一元件之间通过第三开关元件传递扭矩。例如第三开关元件可以尤其平移地和/或相对于壳体在至少一个造成第三联接状态的第三联接位置与至少一个造成第三分离状态的第三分离位置之间运动。

30、为了实现特别高效的操作，第三开关元件优选地设计成形状配合式开关元件、尤其是爪式离合器，从而例如在第三联接状态中借助于第三开关元件将第二转子形状配合地以传递扭矩的方式、尤其以抗扭转的方式联接、即连接至第一元件。

31、在本文整个范围内，也被称为序词的序数词，例如“第一”“第一个”“第二”“第二个”等，不必然被用来说明或暗示数量或量，而是能明确指示序数词所对应的或序数词所涉及的术语。

32、另一实施方式的特点在于，第一开关元件被设计成将第一转子以抗扭转的方式联接至第四元件。由此可以保持驱动系统的特别小的重量和结构空间需求，并且可以实现特别高效的操作。

33、在本发明的另一特别有利的实施方式中，第二开关元件设计用于将第一转子以抗扭转的方式联接至第二元件。由此可以进一步减小驱动系统的重量和结构空间需求并且可以保持特别小的损失。

34、在本发明的另一尤其有利的实施方式中规定，第三开关元件设计用于将第二转子以抗扭转的方式联接至第一元件。由此可以以减小结构空间和重量的方式实现特别高效的操作。

35、本发明的第二方面涉及一种用于操作根据本发明第一方面的电驱动系统的方法。本发明第一方面的优点和有利设计应被视为本发明第二方面的优点和有利设计，反之亦然。

36、为了实现特别高效的操作而事实表明有利地，在驱动系统的也被称为扭矩转换操作的torque-shift操作中，第一开关元件闭合，第二开关元件分开且第三开关元件闭合。

37、为了能实现特别高效的操作，在本发明的另一设计中规定，在驱动系统的高效操作中，第一开关元件打开，第二开关元件闭合以及第三开关元件分开。

38、对于驱动系统的也被称为第二扭矩转换操作的第二torque-shift操作中，例如第二开关元件闭合，第一开关元件分开，第三开关元件闭合。在第一扭矩转换操作中或在其期间，例如两个电机、即两个转子尤其同时地驱动机动车、尤其是车轮，其中，由电机通过其转子提供或可提供到两个车轮的驱动扭矩的分配取决于两个电机之间的扭矩比。因此例如其中车轮中的一个被传递的扭矩能够超过、即大于两个电机之一能提供的最大的扭矩。在第二扭矩转换操作中或在其期间，例如关于电机，仅电机中的一个、尤其是第一电机驱动机动车、尤其是车轮，其中，通过另一电机、尤其是第二电机的相应操作，由所述一个电机提供的驱动力矩被分配给两个车轮，因此可以通过所述另一电机的尤其是相应的操作来调节、即改变在车轮上的由所述一个电机、尤其是所述一个电机的转子提供的驱动扭矩的分配。在第二扭矩转换操作中，所述另一电机因此不贡献显著的力矩以驱动机动车。相应的车轮可以获得大于50％的由所述一个电机通过所述一个电机的转子提供的驱动扭矩。为此，第二电机仅微幅驱动或制动。第二扭矩转换操作例如在以下情况下是有利的：在也被称为高效模式的高效操作中行驶入弯的情况，以及尤其是简单地通过接合、即闭合第三开关元件来实现扭矩转换的情况。

39、可以看到，在扭矩转换操作中可以实现这种扭矩转换或扭矩分配，使得由所述一个电机通过所述一个电机的转子可提供或提供到车轮的驱动扭矩的划分或分配能够通过所述另一电机的操作、尤其是通过所述另一电机选择性地驱动或制动联接变速器而被改变、即调节。联接变速器例如具有基础分配，据此例如将传入联接变速器中的总扭矩划分或分配至输出轴，且经由输出轴划分或分配至车轮。尤其是基础分配通过联接变速器的机械结构来限定、即预先设定。总扭矩例如源自相应的第一驱动扭矩和/或相应的第二驱动扭矩，其中，在第二转子提供相应的第二驱动扭矩，并且第一转子尤其同时地提供相应的第一驱动扭矩，并且第一驱动扭矩和第二驱动力矩尤其同时地传入联接变速器的情况下，例如总扭矩尤其可源自相应的第一驱动扭矩和相应的第二驱动扭矩。通过所述另一电机的操作，即，由于所述另一电机驱动联接变速器、即例如传动元件中的至少一个传动元件和/或部件中的至少一个部件，和/或由于所述另一电机制动联接变速器、即制动所述至少一个传动元件和/或所述至少一个元件，由此能够影响联接变速器，使得例如由所述一个电机提供的相应的驱动扭矩或总扭矩没有或并非仅根据基础分配来划分或分配，而是根据不同于基础分配的分配方式被划分或分配给输出轴并且经由输出轴划分或分配至车轮，其中，可以例如通过改变所述另一电机的操作、即例如通过改变由所述另一电机、尤其是由所述另一电机的转子提供的、用以驱动或制动联接变速器的扭矩而改变所述分配。由此例如相应的第一输出扭矩设定成第一值、尤其是第一数值，第二输出扭矩尤其同时地设定成不同于第一值的第二值、尤其是不同于第一数值的第二数值。这种扭矩转换尤其在机动车过弯行驶时是有利的，因为例如可以给弯道外侧的车轮分配比弯道内侧的车轮更大的扭矩，以便例如机动车有利地加速出弯。由此可以实现特别有利的行驶动力学。因此本发明允许实现特别高的性能，尤其是在高横向动力学方面，特别是驱动系统同时还具有高效率。另外，本发明允许驱动系统的特别紧凑的结构。

40、在也被称为高效模式的高效操作中，例如关于所述电机，电机中的仅一个电机、尤其是第一电机驱动机动车，尤其是同时所述另一电机停止操作，即，此时所述另一电机既不驱动也不制动联接变速器。在此情况下，例如联接变速器相当于常见的差速变速器，其中，由所述一个电机尤其通过电机的转子提供的驱动扭矩按照例如为50:50的基础分配被划分或分配给输出轴且经由输出轴划分或分配至车轮。尽管有分配比例如为50:50的基础分配，车轮仍可以尤其在过弯行驶中实现或具有不同的转数，但尤其是扭矩不会不同，这是因为例如联接变速器可类似于也被称为差速器或轴变速器的常见的差速变速器来操作或设计，这尤其在过弯行驶时允许车轮具有不同的转数，而同时车轮被所述一个电机驱动或可驱动，因此以传递扭矩的方式与所述一个电机的转子联接。