Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Strom- bzw. Spannungsversorgung eines elektrischen Antriebes, insbesondere eines Fahrzeuges, umfassend eine mehrphasige Leistungselektronikeinheit, welche einen von einer Energiequelle bereitgestellte/n Gleichspannung bzw. - Gleichstrom in eine Wechselspannung bzw. Wechselstrom umwandelt, welche an einen mit der mehrphasigen Leistungselektronikeinheit verbundenen elektrischen Motor, vorzugsweise einer Traktionsmaschine, zur Bereitstellung einer Antriebskraft zur Erzeugung einer Bewegung, insbesondere an einem Fahrzeugrad, zuführbar ist.

Aus der DE 202 13 670 U1 ist eine direkt angetriebene Antriebsachse mit zwei Antriebsmotoren bekannt, wobei an der Achse zwei getrennt arbeitende und über eine gemeinsame Steuerung in ihrem Arbeitsverhalten gesteuerten Asynchronmotoren angeordnet sind, wobei die Motorwellen der beiden Asynchronmotoren jeweils über eine Planetengetriebestufe mit den die nachgeschaltete Abtriebswelle antreibenden, ein Fahrzeugrad tragende Antriebswellen verbunden sind.

Weiterhin ist es bekannt, dass Antriebssysteme, die zwei Antriebsmotoren umfassen, über zwei getrennte Leistungselektronikeinheiten mit Energie versorgt werden, wobei jede Leistungselektronikeinheit eine/n Gleichspannung bzw. Gleichstrom in eine Wechselspannung/Wechselstrom umwandelt. Jede Leistungselektronikeinheit verfügt dabei über jeweils eigenständige Komponenten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Strom- bzw. Spannungsversorgung eines elektrischen Antriebes anzugeben, welche trotz Reduzierung von Kosten und Bauraum eine variable Anpassung an unterschiedliche Antriebssysteme mit mindestens zwei elektrischen Motoren ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die eingangs erläuterte Anordnung zur Strom- bzw. Spannungsversorgung eines elektrischen Antriebes, insbesondere eines Fahrzeuges, umfasst eine mehrphasige Leistungselektronikeinheit, welche eine/n von einer Energiequelle bereitgestellte/n Gleichspannung bzw. - Gleichstrom in eine Wechselspannung bzw. Wechselstrom umwandelt, welche/r an einen mit der mehrphasigen Leistungselektronikeinheit verbundenen elektrischen Motor, vorzugsweise einer Traktionsmaschine, zur Bereitstellung einer Antriebskraft zur Erzeugung einer Bewegung, insbesondere an einem Fahrzeugrad, zuführbar ist. Eine mehrphasige Leistungselektronikeinheit zeichnet sich dadurch aus, dass sie nur einen DC-Eingang (Gleichstrom mit Plus- und Minus-Pol) hat, der über Filter und Kondensator zu den Leistungsschaltern führt und diese Leistungselektronikeinheit mit einem separaten oder in einem in die Motor-/Getriebeeinheit integrierten Gehäuse untergebracht ist. Bei dieser Anordnung ist die mindestens drei Phasen aufweisende Leistungselektronikeinheit mit mindestens zwei elektrischen Motoren zur gleichzeitigen Strom- bzw. Spannungsversorgung gekoppelt. Eine solche Anordnung ersetzt mehrere einzelne Leistungselektronikeinheiten, was die Kosten, den Bauraum und das Gewicht des elektrischen Antriebs reduziert. Somit lassen sich mit nur einer Leistungselektronikeinheit mehrere elektrische Motoren antreiben. Die mit nur einer Leistungselektronikeinheit anzutreibenden elektrischen Motoren können dabei in der Anzahl der Phasen (Wicklungen) variieren. Die elektrischen Motoren können dabei auf getrennten Achsen oder auf einer Achse positioniert sein.

Gemäß einer Ausführungsform bei mechanisch drehgekoppelten, mit gleicher Drehzahl drehenden Rotoren der mindestens zwei elektrischen Motoren die von der Leistungselektronikeinheit abgehenden Phasen aufgetrennt und in Phasengruppen zusammengefasst, wobei jeder Phasengruppe je eine als Wicklung ausgebildete Phase mindestens zweier elektrischer Motoren zu deren Strom- bzw. Spannungsversorgung zugeordnet ist. Da die Phasen erst nach dem Ausgang aus der Leistungselektronikeinheit aufgetrennt werden, kann eine konstruktiv einfache Leistungselektronikeinheit zur gleichzeitigen Strom- und Spannungsversorgung mehrerer elektrischer Maschinen verwendet werden. Die Stromsensoren, die jede Phase der Leistungselektronik überwachen, erfassen dabei den Gesamtphasenstrom der beiden elektrischen Motoren. Infolge der starren Kopplung der Rotorwellen der elektrischen Motoren sind Stromsensoren nur für eine Phasengruppe notwendig. Auch ist nur eine Gebersensorik zur Messung der Drehzahl eines der elektrischen Motoren erforderlich. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist bei mechanisch drehgekoppelten, mit gleicher Drehzahl drehenden Rotoren der beiden elektrischen Motoren die Leistungselektronikeinheit n x m Phasen auf, wobei jeweils n mal m(1 ...n) Phasen der Leistungselektronikeinheit mit den Statorwicklungen je eines elektrischen Motors verbunden sind und die jeweils m Phasen, die dem einen elektrischen Motor zugeordnet sind, zeitlich phasengleich oder phasenversetzt zu den Phasen, die den n-1 anderen elektrischen Motoren zugeordnet sind, von der Leistungselektronikeinheit bestromt sind. Auch in dieser Ausgestaltung wird aufgrund der starren Kopplung der Rotorwellen der elektrischen Motoren deren Lage und Drehzahl mit nur einer Sensorik überwacht. Infolge der phasenversetzten Ansteuerung der elektrischen Motoren entfällt ein Mehraufwand an zur Glättung des erzeugten Wechselstrom- bzw. Wechselspannungssignals benötigten Zwischenkreiskapazitäten in der Leistungselektronikeinheit, da die Amplituden des zu glättenden Signals verringert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zeitliche Phasenversatz zwischen den einzelnen n elektrischen Motoren unterschiedlich. Dies hat den Vorteil, dass gleichzeitig elektrische Motoren mit Energie versorgt werden können, die über eine unterschiedliche Anzahl von Phasen (Wicklungen) m (1...n) verfügen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Leistungselektronikeinheit zweimal drei Phasen auf, wobei jeweils drei Phasen der Leistungselektronikeinheit mit den Statorwicklungen jeder elektrischen Maschine verbunden sind und die jeweils drei Phasen, die dem einen elektrischen Motor zugeordnet sind, um 60° +/-10 ⁰ zu den drei Phasen, die dem anderen elektrischen Motor zugeordnet sind, zeitlich versetzt angesteuert verschoben sind. Durch die konstruktiv einfache Ausgestaltung der Leistungselektronikeinheit mit sechs Phasen wird eine Ansteuerung von zwei elektrischen Motoren ermöglicht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die den elektrischen Motoren zugeordneten Phasen derart ansteuerbar, dass die elektrischen Motoren mit unterschiedlicher Drehzahl bzw. Drehmoment antreibbar sind. Dies ist besonders bei einem Einsatz der Anordnung in einem Fahrzeug von Vorteil, wo Drehzahl und Drehmoment der elektrischen Motoren, die auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, je nach Betriebszustand des Fahrzeuges verschieden sein können. Dadurch werden die Fahreigenschaften des Fahrzeuges verbessert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist bei mechanisch entkoppelten Rotoren der elektrischen Motoren die Leistungselektronikeinheit zweimal drei Phasen auf, wobei jeweils drei Phasen der Leistungselektronikeinheit mit den Statorwicklungen (Phasen) je einem der 3 phasigen elektrischen Motoren verbunden sind und die Leistungselektronikeinheit die beiden elektrischen Motoren unabhängig voneinander, insbesondere achs- und/oder radselektiv, in dem Fahrzeug ansteuert. Die vollständige funktionstechnische und mechanische Trennung der elektrischen Motoren voneinander erlaubt eine unabhängige Ansteuerung von elektrischen Motoren mit einer differierenden Anzahl von Phasen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die elektrischen Motoren nebeneinander angeordnet und vorzugsweise als Radialfluss- oder Axial-Fluss-Maschine mit mindestens einem Stator und mindestens einem Rotor ausgebildet. Die Nebeneinanderanordnung der elektrischen Motoren erlaubt eine optimale Ausnutzung des im Fahrzeug zur Verfügung stehenden radialen Bauraumes.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Axial-Fluss-Maschine in einer Fl- Anordnung oder einer I-Anordnung ausgebildet. Sind eine Rotorwelle und zwei außenliegende scheibenförmige Statoren eines elektrischen Motors axial nebeneinander angeordnet, wird dies im Folgenden als I-Anordnung (2 Statoren, 1 Rotor) bezeichnet. Eine weitere Ausführungsform der elektrischen Motoren weist zwei außenliegende miteinander gekoppelte Rotorplatten auf, zwischen denen axial flächig ein scheibenförmiger Stator angeordnet ist. Diese Ausführungsform wird im Folgenden als sogenannte H- Anordnung bezeichnen (1 Stator, 2 Rotoren). Zwischen dem Stator und dem zugehörigen Rotor ist dabei ein Abstand definiert, der als Luftspalt bezeichnet wird. Dieser ist in den jeweiligen elektrischen Motoren symmetrisch gestaltet, kann aber zwischen den Antriebsmaschinen einer elektrischen Antriebsmaschine durchaus auch abweichend gestaltet sein, um beispielweise das Kennfeld des gesamten An- triebs zu modifizieren. Somit ist eine vielfältige Ausgestaltung des elektrischen Antriebs möglich. Auch ist die Anordnung mit nur einem Stator und einem Rotor denkbar.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die elektrischen Traktionsmaschinen als permanent erregte Synchronmaschine oder als fremderregte Synchronmaschine oder als Asynchronmaschine ausgebildet. Die Anordnung zur Strom- bzw. Spannungsversorgung ist somit vielseitig für die unterschiedlichsten elektrischen Motoren verwendbar.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischer Antrieb eines Fahrzeuges, umfassend zwei elektrische Motoren, die über je eine Getriebereduktionsstufe zwei Fahrzeugräder antreiben. Dabei sind die zwei funktionstechnisch voneinander getrennten elektrischen Motoren mit einer gemeinsamen Multiphaseneinrichtung zur Strom- bzw. Spannungsversorgung der beiden elektrischen Motoren verbunden, wobei die Multiphaseneinrichtung mehr als drei Phasen zur unabhängigen Einstellung der Betriebsparameter der beiden elektrischen Motoren aufweist. Die Verwendung nur einer Strom- bzw. Spannungsversorgungseinrichtung ermöglicht eine Verkleinerung der Baugröße des Antriebs bei gleichzeitiger Gewichtsverringerung. Die Multiphaseneinrichtung ist dabei als entkoppelte Schnittstelle zwischen einer Energiequelle und den elektrischen Traktionsmaschinen einsetzbar, wobei durch die Entkopplung die Verwendung einer beliebigen Anzahl von Motoren betrieben werden können, da die Anzahl der Phasen der Multifunktionseinrichtung beliebig variiert werden kann.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug, welcher zwei axial nebeneinander in Reihe angeordnete elektrische Motoren aufweist, die über je ein Reduktionsgetriebe zwei Fahrzeugräder antreiben, wobei die Rotorwellen beider elektrischen Motoren mit einer Eingangswelle eines Differentialausgleichsgetriebes drehfest miteinander gekoppelt sind und die beiden Ausgangswellen des Differentialausgleichsgetriebes an jeweils eine der Reduktionsgetriebe führen. Dabei sind die Rotoren und die Statoren des elektrischen Antriebs axial flächig nebeneinander angeordnet. Durch diese konstruktive Maßnahme werden die Drehmomente beider elektrischer Motoren addiert. Obwohl beide elektrischen Motoren innerhalb eines radial vorgegebenen Bauraums verbleiben, kann so dennoch eine deutliche Erhöhung des Drehmomentes und der Leistung des Antriebs erzielt werden. Wird eine der bei- den elektrischen Motoren im Teillastbetrieb abgeschaltet, kann dadurch auch die Effizienz des elektrischen Antriebs wesentlich verbessert werden.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Antriebes,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung für den elektrischen Antrieb gemäß Fig. 1 ,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebes,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung für den elektrischen Antrieb gemäß Fig. 2,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebes,

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebes,

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebes,

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung für den elektrischen Antrieb gemäß Fig. 7.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebes dargestellt. Der elektrische Antrieb 1 umfasst zwei elektrische Motoren 2, 3, die axial in Reihe angeordnet sind, so dass die Rotorwellen 4, 5 der beiden elektrischen Motoren 2,3 koaxial zueinander liegen. Jede Rotorwelle 4, 5 ist an jeweils ein Reduktionsgetriebe 6, 7 in Form eines gestuften Planetenradgetriebes geführt, welches mit einer Getriebeausgangswelle 8, 9 jeweils an einem Fahrzeugrad 10, 11 an- greift. An einem Hohlrad 13 jedes Reduktionsgetriebes 6, 7 ist eine Abkoppeleinheit 14 angebunden.

Zwischen den beiden elektrischen Motoren 2, 3 ist ein Differentialausgleichsgetriebe 15 in Form eines Planetenradgetriebes ausgebildet, an welchem die beiden Rotorwellen 4, 5 angekoppelt sind. Die Rotorwellen 4, 5 der beiden elektrischen Motoren 2, 3 sind dabei über ein Hohlrad 15a des Differentialausgleichsgetriebes 15 drehfest miteinander gekoppelt. Dies heißt, dass beide elektrische Motoren 2, 3 bei einer Drehung immer eine identische Phasenlage des zeitlichen Verlaufes des Stromes bzw. Spannung aufweisen, wie es in den Diagrammen 2a, 3b gezeigt ist. Eine Umdrehung entspricht hier 360°.

Die elektrischen Motoren 2, 3 sind in einer I-Anordnung ausgeführt, in welcher ein Rotor 16 innenliegend und die Statoren 17 axial flächig außenliegend angeordnet sind. An den jeweiligen Stator 17 der elektrischen Motoren 2, 3 ist eine Leistungselektronikeinheit 18 angekoppelt, welche die dreiphasigen elektrischen Motoren 2, 3 mit Energie versorgt. Diese Leistungselektronikeinheit 18 weist drei Phasen 19, 20, 21 auf, welche außerhalb der Leistungselektronikeinheit 18 aufgetrennt sind, wobei jeweils drei der aufgetrennten Phasen 19a, 20a, 21 a; 19b, 20b, 21 b in jeweils einer Phasengruppe A,B zusammengefasst sind. Dabei führt die erste Phasengruppe A mit den aufgetrennten Phasen 19a, 20a, 21 a an den Stator 17 des elektrischen Motors 2, während die zweite Phasengruppe B mit dem Stator 17 des zweiten elektrischen Motors 3 verbunden ist. Jeder Stator 17 umfasst in diesem Fall je Wicklungen 22, 23, 24, an welche die aufgetrennten Phasen 19a, 20a, 21 a; 19b, 20b, 21 b der beiden Phasengruppen A, B angebunden werden. Grundsätzlich stellen die Wicklungen aus Sicht eines elektrischen Motors die Phasen des Motors dar. Es ist zweckmäßig nach der Auftrennung für jeden Phasengruppe A, B gleiche Impedanzen für die Zuleitungen und Phasen 19a, 20a, 21 a; 19b, 20b, 21 b der Motoren 2, 3 zu wählen.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist in Fig. 2 gezeigt. Die dreiphasige Leistungselektronikeinheit 18 umfasst einen DC-Eingang 25 für eine Gleichspannung oder einen Gleichstrom, welche über ein EM I-Filter 26 und einen Kondensator 27 an drei Leistungsschalter 28, 29, 30 geführt sind. Jeder Leistungsschalter 28, 29, 30 ist mit je einem Gate-Treiberblock 31 , 32, 33 verbunden, welche von einer gemeinsamen Steuereinheit 37 angesteuert werden. Diese Steuereinheit 37 kann als Microcontroller oder ASIC ausgebildet sein und umfasst einen Regelkreis zur Regelung von Drehzahl und Drehmoment der elektrischen Motoren 2, 3. Von jedem Leistungsschalter 28, 29, 30 geht eine Phase 19, 20, 21 ab, die in der beschriebenen Art und Weise in die zwei Phasengruppen A, B aufgetrennt werden, um die zwei elektrischen Motoren 2, 3 mit Energie zu versorgen. Die Leistungsschalter 28, 29, 30 werden von der Steuereinheit 37 angesteuert und wandeln die Gleichspannung bzw. den Gleichstrom in eine Wechselspannung bzw. einen Wechselstrom um, welche an den Phasen 19, 20, 21 anliegen und über einen AC-Ausgang an die elektrischen Motoren 2, 3 weitergegeben werden. Hinter jedem Leistungsschalter 28, 29, 30 ist für jede Phase 19, 20, 21 ein Stromsensor 34, 35, 36 vorgesehen, welcher den Wechselstrom jeder Phase 19, 20, 21 misst und an die Steuereinheit 37 zurückmeldet. An der Rotorwelle 4, 5 eines elektrischen Motors 2, 3 ist ein Rotorlagesensor 12 angeordnet, der mit der Steuereinheit 37 gekoppelt ist.

In dieser Anordnung sind die elektrischen Motoren 2, 3 starr gekoppelt und werden in einer Parallelschaltung betrieben, so dass diese in einer rotatorischen Richtung während der Drehung immer die gleiche Phase 19, 20, 21 aufweisen. Aus Sicht der Leistungselektronikeinheit 18 stellen die beiden elektrischen Maschinen 2, 3 nur einen Verbraucher in Form einer dreiphasigen Maschine dar. Die beiden starr miteinander gekoppelten elektrischen Motoren 2, 3 drehen mit der gleichen Drehzahl, die über den Rotorlagesensor 12 erfasst wird. Dabei genügt es, die Drehzahl mit nur einem Rotorlagesensor 12 an einem elektrischen Motor 2, 3 zu erfassen. Die Stromsensoren 34, 35, 36 erfassen den Gesamtphasenstrom der beiden elektrischen Motoren 2, 3, wobei bei der in der Steuereinheit 37 implementierten Regelung angenommen wird, dass die Phasenströme annähernd gleichmäßig über beide elektrische Motoren 2, 3 verteilt sind. Damit wird der Regelung eine Mittelwertbildung der Phasenströme zugrunde gelegt. Der Kondensator 27, welcher eine Glättung der erzeugten Wechselspannung bzw. des erzeugten Wechselstroms zu einem angenäherten Sinussignal vornimmt, muss dabei für die Belastung durch zwei elektrische Motoren 2, 3 ausgelegt sein.

Ein elektrischer Antrieb 38 mit elektrischen Motoren 39, 40, die in einer alternativen H- Anordnung ausgeführt sind, ist in Fig. 3 gezeigt. Bei dieser Ausführung umgreift der Rotor 16 die innenliegenden Statoren 17, die axial flächig innerhalb des Rotors 16 po- sitioniert sind. Wie in Fig. 1 erläutert, sind auch in diesem Fall die Rotorwellen 4, 5 am Hohlrad 15a des Differentialausgleichsgetriebes 15 drehfest miteinander gekoppelt. Die Ausgangswellen 41 , 42 des Differentialausgleichsgetriebes 15 führen an je ein als Planetenradgetriebe ausgebildetes Reduktionsgetriebe 6, 7. Die Statoren 17 der beiden elektrischen Motoren 39, 40 sind mit einer sechsphasigen Leistungselektronikeinheit 43 verbunden und werden von dieser mit einem Wechselstrom bzw. einer Wechselspannung versorgt. Jeweils 3 Phasen 19, 20, 21 ; 44, 45, 46 der Leistungselektronikeinheit 43 sind an die Wicklungen 22, 23, 24 der beiden dreiphasigen elektrischen Motoren 39, 40 geführt.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung für den in Fig. 3 erläuterten elektrischen Antrieb 38 dargestellte. Im Unterschied zu Fig. 2 sind sechs Phasen 19, 20, 21 ; 44, 45, 46, von denen jeweils drei direkt auf den jeweiligen elektrischen Motor 39, 40 geführt sind. Für die Phasen 44, 45, 46 sind zusätzlich je ein Leistungsschalter 47, 48, 49 vorgesehen, die über je einen Gate-Treiberblock 50, 51 , 52 mit der Steuereinheit 37 verbunden sind. Der erzeugte Wechselstrom wird in jeder weiteren Phase 44, 45, 46 ebenfalls mit einem separaten Stromsensor 53, 54, 55 gemessen. Der Rotorlagesensor 12 ist an der Koppelstelle beider Rotorwellen 4, 5 der beiden elektrischen Motoren 39, 40 positioniert, wobei nur ein Rotorlagesensor 12 notwendig ist, da die beiden Rotorwellen 4, 5 starr gekoppelt sind.

In diesem Fall bilden die beiden elektrischen Motoren 39, 40 aus Sicht der Leistungselektronikeinheit 43 einen sechsphasigen Motor. Die sechs Phasen 19, 20, 21 ; 44, 45, 46 der Leistungselektronikeinheit 43 können unabhängig voneinander durch die Steuereinheit 37 angesteuert werden, was durch den für jede Phase 19, 20, 21 ; 44, 45, 46 vorgesehenen Gate-Treiberblock 31 , 32, 33; 50, 51 , 52 ermöglicht wird. Die zeitliche Ansteuerung der drei Wechselstrom-Phasen 19, 20, 21 ; 44, 45, 46 jedes elektrischen Motors 39, 40 sind um 120° zueinander versetzt. Die beiden elektrischen Motoren 39, 40 werden phasenversetzt angesteuert und weisen einen Versatz von Motor 39 zu Motor 40 von quasi 60° auf. Dies ist zur besseren Verdeutlichung in den Diagrammen 40a bz. 39b in Fig. 3 dargestellt. Die Addition der einzelnen Drehmomente bzw. die Überlappung der einzelnen Drehmomente beider Motoren 39, 40 durch den Phasenversatz von 60°+/-10° hat zur Folge, dass sich in Summe die Drehmomentschwankungen verringern. Ebenfalls kann infolge der phasenversetzten Ansteuerung der elektrischen Motoren 39, 40 zueinander der Kondensator 27 kleiner ausgeführt werden.

Fig. 5 und 6 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele eines elektrischen Antriebes 38, bei welchen die elektrischen Motoren 39, 40 in einer H-Anordnung in einer direkten axialen Nebeneinanderanordnung ausgebildet sind. In beiden Fällen sind die Rotorwellen 4, 5 der beiden elektrische Motoren 39, 40 direkt miteinander verbunden. Diese verbundene Rotorwelle 56 ist drehfest an die Eingangswelle 57 des Differentialausgleichsgetriebes 15 gekoppelt. Die Ausgangswellen 41 , 42 des Differentialausgleichgetriebes 15 führen an jeweils ein Reduktionsgetriebe 6, 7, welche als Planetenradgetriebe ausgebildet sind.

Im Falle von Fig. 5 greift die dreiphasige Leistungselektronikeinheit 18 an die Statoren 17 der beiden elektrischen Maschinen 39, 40 an, indem die drei Phasen 19, 20, 21 aufgetrennt und als Phasengruppen A, B, wie in Fig. 1 gezeigt, an die elektrischen Motoren 39, 40 geführt sind. Die beiden elektrischen Motoren 39, 40 laufen synchron zueinander und haben gemäß den Diagrammen 39b und 40a einen identischen Phasenverlauf.

In Fig. 6 wird die sechsphasige Leistungselektronik 43 zur Ansteuerung der beiden elektrischen Motoren 39, 40 verwendet, wobei jeweils drei separate Phasen 19, 20, 21 ; 44, 45, 46 an jeweils einen elektrischen Motor 39, 40 geführt sind. Die Phasen 19, 20, 21 bzw. 44, 45, 46 werden gegeneinander um 60° versetzt angesteuert (Diagramm 40a und 39b in Fig 6), dass, wie in Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert, zu einer Reduzierung der Summe der Drehmomentschwankungen und zu einer Verkleinerung der Kapazität des Kondensators 27 führt.

In Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines elektrischen Antriebes 58 dargestellt, bei welchem die elektrischen Motoren 39 und 40 ebenfalls in einer H-Anordnung verbaut sind. Die Rotorwellen 4, 5 der beiden elektrischen Motoren 39, 40 führen dabei auf ein als Stirnräderkette ausgebildetes Reduktionsgetriebe 6, 7, was den von dem Antrieb 58 benötigten Bauraum reduziert. Beide elektrischen Motoren 39, 40 sind vollständig voneinander entkoppelt und werden von der gemeinsamen Leistungselektronik 43 als zwei unabhängig voneinander arbeitende drei-phasige elektrische Moto- ren 39, 40 erkannt. Die Drehzahlen und die Drehmomente der beiden Motoren 39, 40 können somit in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustandes des Fahrzeuges verschieden sein. In Fig. 8 ist ein elektrisches Ersatzschaltbild gezeigt, gemäß welchem die sechsphasige Leistungselektronikeinheit 43, wie in Fig. 4 erläutert, ausgestaltet ist. Im Unterschied zu Fig. 4 werden auf Grund der mechanischen Entkopplung der Motoren 39, 40 zwei Rotorlagesensoren 59, 60 benötigt, wovon einer mit der Rotorwelle 4 des elektrischen Motors 40 und der andere mit der Rotorwelle 5 des elektrischen Motors 39 verbunden ist. In der Leistungselektronikeinheit 43 sind zwei getrennte Regelkreise 61 , 62 implementiert (Fig. 7), wobei ein Regelkreis 62 die Phasen 19, 20, 21 zum Betreiben des ersten elektrischen Motors 39 antreibt, während der andere Regelkreis 62 die weiteren Phasen 44, 45, 46 zum Betreiben des anderen elektrischen Motors 40 jeweils unabhängig voneinander ansteuert. Optional ist zu erwähnen, das für eine aktive Drehmomentensteuerung (Torque Vectoring) ein weiterer übergeordneter Regelkreis notwendig wäre. Torque Vectoring stellt in einem Fahrzeug an einer Achse unterschiedliche Drehmomente ein. Dadurch kann das Eigenlenkverhalten des Fahrzeuges und damit die Agilität positiv beeinflusst werden.

Bezugszeichenliste

1 elektrischer Antrieb

2 elektrischer Motor

3 elektrischer Motor

4 Rotorwelle

5 Rotorwelle

6 Reduktionsgetriebe

7 Reduktionsgetriebe

8 Getriebeausgangswelle

9 Getriebeausgangswelle

10 Fahrzeugrad

11 Fahrzeugrad

12 Rotorlagesensor

13 Hohlrad des Reduktionsgetriebes

14 Abkoppeleinheit

15 Differentialausgleichsgetriebe

16 Rotor

17 Stator

18 Dreiphasige Leistungselektronikeinheit

19 Phase

20 Phase

21 Phase

22 Wicklung des Stators

23 Wicklung des Stators

24 Wicklung des Stators

25 DC-Eingang

26 FMI-Filter

27 Kondensator 28 Leistungsschalter

29 Leistungsschalter

30 Leistungsschalter

31 Gatetreiberblock

32 Gatetreiberblock

33 Gatetreiberblock

34 Stromsensor

35 Stromsensor

36 Stromsensor

37 Steuereinheit

38 Elektrischer Antrieb

39 Elektrischer Motor

40 Elektrischer Motor

41 Ausgangswelle des Differentialausgleichsgetriebes

42 Ausgangswelle des Differentialausgleichsgetriebes

43 6-phasige Leistungselektronikeinheit

44 Phase

45 Phase

46 Phase

47 Leistungsschalter

48 Leistungsschalter

49 Leistungsschalter

50 Gatetreiberblock

51 Gatetreiberblock

52 Gatetreiberblock

53 Stromsensor

54 Stromsensor

55 Stromsensor

56 Verbundene Rotorwelle 57 Eingangswelle des Differentialausgleichsgetriebe

58 Elektrischer Antrieb

59 Rotorlagesensor

60 Rotorlagesensor 61 Regelkreis

62 Regelkreis