Elektrisches Antriebssystem und Verfahren zu seinem Betrieb

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung verschiedene Betriebsverfahren für ein solches elektrisches Antriebssystem.

Ein elektrisches Antriebssystem mit zwei elektrischen Maschinen, deren Leistungen bzw. Drehmomente über ein Koppelgetriebe geleitet werden, ist grundlegend aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der US 9 494 218 B2, wobei hier insbesondere auf die Fig. 61 ff. sowie zugehörigen Text verwiesen werden kann. Die beiden elektrischen Maschinen treiben dabei über das Koppelgetriebe, welches einen vierwelligen Planetenradsatz umfasst, zwei Abtriebswellen an. Die Rotoren der beiden elektrischen Maschinen sind mit unterschiedlichen Elementen des Kopplungsgetriebes drehfest verbunden, ebenso wie die beiden Abtriebswellen.

Unter einer drehfesten Verbindung im Sinne der hier vorliegenden Beschreibung ist dabei zu verstehen, dass zwei drehbar gelagerte Elemente dann drehfest miteinander verbunden sind, wenn sie koaxial zueinander angeordnet sind und derart miteinander verbunden werden, dass sie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen.

Der Aufbau gemäß des genannten US-Patents US 9 494 218 B2 ermöglicht dabei eine Variation der Abtriebsleistung über eine entsprechende Ansteuerung der beiden elektrischen Maschinen über deren Leistungselektronik.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein sehr kompaktes elektrisches Antriebssystem mit zwei elektrischen Maschinen zu schaffen, welches einfach und effizient sowohl in einem Torque-Vectoring-Modus als auch in einem Effizienzbetrieb betreibbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein elektrisches Antriebssystem mit den Merkmalen im Anspruch 1 , und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Die Verfahrensansprüche 12 und 13 definieren den Effizienzbetrieb und den Torque-Vectoring-Betrieb eines derartigen elektrischen Antriebssystems und lösen zusammen mit diesen die oben genannte Aufgabe ebenfalls.

Der Begriff des Torque-Vectoring im Sinne der hier vorliegenden Erfindung soll dabei einen Betriebsmodus definieren, bei welchem beide elektrischen Maschinen nennenswertes Drehmoment für den Vortrieb liefern, wobei die elektrischen Maschinen nicht gleich stark sein und nicht die gleiche Nennleistung aufweisen müssen. Durch die Wahl der Drehmomente der beiden elektrischen Maschinen kann dann eine Drehmomentverteilung auf die beiden Abtriebswellen und damit beim bevorzugten Einsatz in einem Fahrzeug auf die beiden durch die Abtriebswellen direkt oder mittelbar angetriebenen Räder umgesetzt werden. Ein solcher Betriebsmodus eignet sich insbesondere für das dynamische Fahren in Kurven.

Unter einem Effizienzbetrieb im Sinne der hier vorliegenden Beschreibung ist ein Vortrieb zu verstehen, bei welchem eine der beiden elektrischen Maschinen alleine betrieben wird und das Koppelgetriebe als klassisches Differential mit einer gleichmäßigen Aufteilung des Drehmoments im Verhältnis 1 :1 auf beide Abtriebswellen bzw. Räder bewirkt. Die Drehmomentverteilung findet also auf die beiden angetriebenen Räder hälftig statt, auch bei einer Kurvenfahrt, wobei hier trotzdem unterschiedliche Drehzahlen an den Rädern auftreten werden. Die zweite elektrische Maschine ist in diesem Effizienzbetrieb abgekoppelt, muss also nicht mitgeschleppt werden.

Das erfindungsgemäße elektrische Antriebssystem, mittels welchem ein kompaktes und hoch flexibles elektrisches Antriebssystem geschaffen wird, welches sowohl einen Betrieb in einem Torque-Vectoring-Modus als auch in einem Effizienzmodus erlaubt, umfasst dabei wenigstens fünf verschiedene Schaltelemente, von welchen ein erstes Schaltelement dazu ausgebildet ist die zweite Abtriebswelle drehfest, in dem oben definierten Sinn, mit einem zweiten Element des als vierwelligen Planetenradsatz ausgebildeten Koppelgetriebes auszubilden. Ein zweites Schaltelement dient zum drehfesten Koppeln der zweiten Abtriebswelle mit dem dritten Element, ein drittes Schaltelement kann den ersten Rotor derart mit dem dritten Element koppeln, dass Drehmomente in das Koppelgetriebe eingeleitet werden können. Ein viertes Schaltelement ist dazu ausgebildet, den ersten Rotor derart mit dem zweiten Element zu koppeln, dass Drehmomente über diesen Weg in das Kopplungsgetriebe eingeleitet werden können. Letztlich dient ein fünftes Schaltelement dazu, den zweiten Rotor mit dem ersten Element zu koppeln, um Drehmomente ausgehend von der zweiten elektrischen Maschine über das erste Element in das Koppelgetriebe einzuleiten.

Die Elemente des Planetenradsatzes im Sinne der Erfindung umfassen dabei die Sonnenräder, Planetenträger und Hohlräder, also diejenigen Elemente, welche drehfest mit den jeweiligen Wellen des Planetenradsatzes ausgebildet sind oder diese selbst ausbilden.

Unter dem vierwelligen Planetenradsatz soll ein Planetenradsatz verstanden werden, der zumindest 4 solche Elemente aufweist, von denen keines mit einem der anderen 3 Elemente drehfest verbunden ist, so dass die genannten 4 solchen Elemente relativ zueinander (wenn auch abhängig voneinander) drehbar sind. Vorteilhaft handelt es sich bei dem vierwelligen Planetenradsatz um einen Planetenradsatz mit genau 4 solchen Wellen und somit um einen genau vierwelligen Planetenradsatz.

Der Aufbau ermöglicht nun hoch effizient und bei einem sehr kompakten Aufbau, insbesondere in axialer Richtung bezogen auf die beiden fluchtend liegenden Abtriebswellen, die entsprechenden Betriebsmodi umzusetzen.

Gemäß des Verfahrens zum Betreiben des elektrischen Antriebssystems nach Anspruch 11 wird für den Torque-Vectoring-Betrieb das erste Schaltelement geschlossen, das zweite Schaltelement geöffnet, das dritte Schaltelement geschlossen, das vierte Schaltelement geöffnet und das fünfte Schaltelement wiederum geschlossen. Hierdurch lässt sich über beide elektrische Maschinen Drehmoment in das Kopplungsgetriebe einleiten, um durch die Wahl der Drehmomente dieser beiden elektrischen Maschinen über ihre elektronische bzw. leistungselektronische Ansteuerung eine gewünschte Drehmomentverteilung auf die beiden Abtriebswellen und damit die mit ihnen zumindest mittelbar verbundenen angetriebenen Räder erreichen.

Beim oben schon angesprochenen Effizienzbetrieb, wie er im Anspruch 12 beschrieben ist, kann dann das erste Schaltelement geöffnet, das zweite Schaltelement geschlossen, das dritte Schaltelement geöffnet, das vierte Schaltelement geschlossen und das fünfte Schaltelement geöffnet werden. Das Koppelgetriebe wirkt dann als klassisches Differential für einen Vortrieb allein mit der ersten elektrischen Maschine, während die zweite elektrische Maschine abgekoppelt ist.

Das erfindungsgemäße elektrische Antriebssystem kann es dabei gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorsehen, dass das zweite Element als erster Planetenträger ausgebildet ist und das vierte Element als zweiter Planetenträger. Diese beiden drehfest miteinander verbundenen Elemente bilden also zwei Planetenträger aus, welche ihrerseits drehfest verbunden, beispielsweise mit einer gemeinsamen Welle ausgebildet sind.

Eine erste Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems in dieser Variante kann es nun vorsehen, dass an dem zweiten Element, also dem ersten Planetenträger, erste Planetenräder angeordnet sind, welche permanent mit einer Verzahnung des ersten Elements und mit einer Verzahnung des dritten Elements kämmen. Sie bilden also innerhalb des Kopplungsgetriebes bzw. Planetenradsatzes ein erstes Planetengetriebe aus. Das vierte Element, also der zweite Planetenträger, weist dann zweite Planetenräder und dritte Planetenräder auf. Die dritten Planetenräder kämmen permanent mit einer Verzahnung des fünften Elements und jeweils eines der zweiten Planetenräder kämmt mit einem der dritten Planetenräder und jeweils eines der dritten Planetenräder kämmt mit einem der ersten Planetenräder, um so die Übertragung der Leistung von dem ersten Teil des Planetengetriebes mit dem ersten Element, dem zweiten Element bzw. den ersten Planetenrädern und dem dritten Element in den zweiten Teil des Planetengetriebes mit dem vierten Element bzw. seinen zweiten und dritten Planetenrädern und dem fünften Element zu ermöglichen.

Eine alternative Ausgestaltung der Variante des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystems, bei denen das zweite Element und das vierte Element zwei Planetenträger ausbilden, kann es alternativ dazu nun vorsehen, dass das erste Element nicht mehr mit den ersten Planetenrädern des ersten Planetenträgers und damit des zweiten Elements kämmt, sondern dass die ersten Planetenräder nur noch mit einer Verzahnung des dritten Elements kämmen und dafür die zweiten Planetenräder permanent mit einer Verzahnung des ersten Elements kämmen, wobei auch hier wieder die dritten Planetenräder permanent mit einer Verzahnung des fünften Elements kämmen und eines der zweiten Planetenräder mit einem der dritten Planetenräder einerseits und eines der dritten Planetenräder mit einem der ersten Planetenräder anderseits kämmt. Bei dem Aufbau wird letztlich also das erste Element von der einen Hälfte des Planetenradsatzes in die andere Hälfte des Planetenradsatzes in axialer Richtung verschoben.

In beiden Ausführungsvarianten des elektrischen Antriebssystems kann es dabei nun vorgesehen sein, dass die jeweilige Abtriebswelle im Leistungsfluss auf die jeweilige Abtriebswelle und das Koppelgetriebe folgend über eine erste bzw. zweite Übersetzungsstufe mit dem angetriebenen Element, beispielsweise den Rädern eines Fahrzeugs verbunden ist. Zwischen der Abtriebswelle und dem angetriebenen Element, also beispielsweise den Rädern, ist also eine Übersetzungsstufe angeordnet. Diese kann beispielsweise als Planetengetriebe, Stirnradgetriebe oder dergleichen realisiert werden. Besonders bevorzugt ist sie jeweils als Planetengetriebe ausgebildet.

Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung des elektrischen Antriebssystems gemäß der Erfindung kann es außerdem vorsehen, dass das dritte Schaltelement dazu ausgebildet ist, den ersten Rotor drehfest mit dem dritten Element zu koppeln. Die Drehmomente werden dann also nicht mehr - wie prinzipiell auch denkbar - mittelbar von dem ersten Rotor über das dritte Schaltelement in das Koppelgetriebe bzw. dessen drittes Element eingeleitet, sondern diese beiden Elemente werden über das dritte Schaltelement direkt drehfest miteinander verbunden, um so einen noch kompakteren und einfacheren Aufbau umzusetzen. Vergleichbares gilt für das fünfte Schaltelement, welches gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems gemäß der Erfindung dazu eingerichtet ist, den zweiten Rotor drehfest mit dem ersten Element zu koppeln. Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystems kann es ferner vorsehen, dass in der axialen Richtung gesehen, welche sich entsprechend der beiden Abtriebswellen definiert, das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement axial überlappend zu dem Koppelgetriebe angeordnet sind. Unter axial überlappend im Sinne der Erfindung ist dabei zu verstehen, dass die beiden Schaltelemente und das Koppelgetriebe sich in zumindest einer Ebene senkrecht zur axialen Richtung entsprechend überschneiden. Die Schaltelemente sind also vorzugsweise umfangsseitig außen oder innen zu dem Koppelgetriebe angeordnet, was für einen sehr kompakten Aufbau, vor allem in der axialen Ausdehnung sorgt.

Eine weitere günstige Ausgestaltung des elektrischen Antriebssystems gemäß der Erfindung kann es außerdem vorsehen, dass das erste Element als ein Sonnenrad, das dritte Element als ein erstes Hohlrad und das fünfte Element als ein zweites Hohlrad ausgebildet sind. Dies erlaubt ein sehr kompaktes und effizientes Koppelgetriebe, welches zusammen mit den Schaltelementen ein hoch flexibles elektrisches Antriebssystem in kompakter Bauart gewährleistet.

Eine weitere außerordentlich günstige Weiterbildung des elektrischen Antriebssystems kann es nun außerdem vorsehen, dass ein sechstes Schaltelement vorgesehen ist. Dieses ist dazu ausgebildet, den ersten Rotor drehfest mit dem zweiten Rotor zu koppeln. Über dieses sechste Schaltelement können die beiden elektrischen Maschinen also zusammengeschaltet werden, um gemeinsam Drehmomente in das Kopplungsgetriebe einzuleiten. Dies ermöglicht in Ergänzung zu den beiden oben beschriebenen Modi des Torque-Vectoring und des Effizienzbetriebs nun außerdem einen Boostbetrieb.

Verfahrensgemäß kann diese besonders günstige Ausführungsvariante des elektrischen Antriebssystems gemäß Anspruch 13 so verwendet werden, dass für den Boostbetrieb das erste Schaltelement geöffnet, das zweite Schaltelement geschlossen, das dritte Schaltelement geöffnet, das vierte Schaltelement geschlossen, das fünfte Schaltelement geöffnet und das sechste Schaltelement entsprechend geschlossen wird. In diesem Boostbetrieb ist dann ein Vortrieb über beide elektrische Maschinen gleichzeitig, an einem Eingang des Koppelgetriebes möglich. Das Koppelgetriebe wirkt als Differentialgetriebe mit einer gleichmäßigen 1 :1-Verteilung des Drehmoments auf die beiden Abtriebswellen und damit zumindest mittelbar auf die beiden angetriebenen Räder. Bei einer Kurvenfahrt, bei welcher die Drehzahlen der beiden Räder unterschiedlich sind, je nachdem, ob sie innen oder außen in der Kurve liegen, bleiben dann die Drehmomente an beiden Rädern dennoch gleich.

Alles in allem lässt sich so ein elektrisches Antriebssystem in kompakter Bauweise umsetzen, welches besondere Effizienz- und Dynamikfunktionalitäten ermöglicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des elektrischen Antriebssystems sowie der Verfahren zum Betreiben des elektrischen Antriebssystems ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben werden.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten möglichen Ausführungsform eines elektrischen Antriebssystems gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine alternative Ausgestaltung des elektrischen Antriebssystems gemäß Fig. 1 ; und

Fig. 3 eine Schalttabelle zur Verdeutlichung der verschiedenen Betriebsmodi;

Fig. 4 eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des elektrischen Antriebssystems gemäß Fig. 1.

In der Darstellung der Figur 1 ist die obere Hälfte eines elektrischen Antriebssystems 1 dargestellt. Dieses kann vorzugsweise in einem Fahrzeug zum Antreiben von angetriebenen Rädern genutzt werden. Das elektrische Antriebssystem 1 verfügt dafür über eine erste elektrische Maschine 10 sowie eine zweite elektrische Maschine 20. Beide weisen jeweils einen Rotor, nämlich einen ersten Rotor 110 der der ersten elektrischen Maschine 10 und einen zweiten Rotor 210 der zweiten elektrischen Maschine 20, auf, welcher zur Abgabe von Drehmoment im motorischen Betrieb dient. Das elektrische Antriebssystem 1 weist außerdem ein Koppelgetriebe 30 auf, welches als vierwelliger Planetenradsatz ausgebildet ist. Über eine erste Abtriebswelle 41 und eine zweite Abtriebswelle 42 werden Drehmoment bzw. Leistung aus dem Koppelgetriebe 30 ausgeleitet. Diese beiden Abtriebswellen 41 und 42, welche hier fluchtend zueinander dargestellt und ausgebildet sind, definieren dabei einerseits die Rotationsachse des elektrischen Antriebssystems 1 und andererseits die axiale Richtung a, welche parallel bzw. entlang der Achsen dieser beiden Abtriebswellen 41 und 42 verläuft.

Das Koppelgetriebe 30 umfasst in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 ein erstes Element 31, welches als Sonnenrad ausgebildet ist und mit ersten Planetenrädern 36 im Bereich einer hier nicht explizit bezeichneten Verzahnung kämmt. Diese ersten Planetenräder 36, welche auf einem ersten Planetenträger als zweites Element 32 des Koppelgetriebes 30 angeordnet sind, kämmen andererseits mit einem dritten Element 33 des Koppelgetriebes 30, welches als erste Hohlrad ausgebildet ist. Über eines der ersten Planetenräder 36 wird nun außerdem eines von mehreren dritten Planetenrädern 38 eines zweiten Planetenträgers als viertes Element 34 des Koppelgetriebes 30 angetrieben. Dieses treibt außerdem wenigstens ein zweites Planetenrad 37, welches auf demselben zweiten Planetenträger, also dem vierten Element 34 des Koppelgetriebes 30 angeordnet ist. Außerdem kämmt es mit einem zweiten Hohlrad als fünftes Element 35 des Koppelgetriebes 30. Diese beiden Teile des Koppelgetriebes 30 mit ihrem ersten Hohlrad (dem dritten Element 33) und dem zweiten Hohlrad (dem fünften Element 35) sind dabei in axialer Richtung nebeneinander angeordnet und stehen einerseits über die drehfest über ihre Welle miteinander verbundenen Planetenträger (das zweite Element 32 und das vierte Element 34) in Verbindung und andererseits über das Kämmen eines der ersten Planetenräder 36 mit einem der dritten Planetenräder 38.

Der erste Rotor 110, beziehungsweise eine drehfest mit dem ersten Rotor 110 verbundene erste Rotorwelle 11 , der ersten elektrischen Maschine 10 kann nun über ein drittes Schaltelement S3 oder ein viertes Schaltelement S4 wahlweise mit dem dritten Element 33 oder dem zweiten Element 32 des Koppelgetriebes 30 verbunden werden. Hierdurch lassen sich Drehmomente von der ersten elektrischen Maschine 10 in das Koppelgetriebe 30 einleiten. Über ein erstes Schaltelement S1 bzw. ein zweites Schaltelement S2 wird die zweite Abtriebswelle 42 nun entweder mit dem dritten Element 33 des Koppelgetriebes 3 oder dem vierten Element 34 verbunden. Die erste Abtriebswelle 41 ist dahingegen dauerhaft drehfest mit dem fünften Element 35 des Koppelgetriebes 30 verbunden. Beide Abtriebswellen 41 , 42 könnten nun direkt die angetriebenen Elemente, beispielsweise die Räder eines Fahrzeugs antreiben. Optional und besonders bevorzugt befindet sich jedoch hinsichtlich eines Leistungsflusses hinter der ersten Abtriebswelle

41 und hinter dem Koppelgetriebe 30 eine erste Übersetzungsstufe 51 und dementsprechend hinsichtlich des Leistungsflusses hinter der zweiten Abtriebswelle 42 und dem Koppelgetriebe 30 eine zweite Übersetzungsstufe 52. Über diese Übersetzungsstufen 51 , 52, welche hier vorteilhaft als Planetengetriebe angedeutet sind, lassen sich dann die angetriebenen Räder mittelbar über die beiden Abtriebswellen 41 ,

42 antreiben.

Mit dem Begriff des Leistungsflusses ist dabei ein Fluss einer von den elektrischen Maschinen ausgehenden und zu den Abtriebswellen 41 und 42 gerichteten Antriebsleistung gemeint.

Um nun die zweite elektrische Maschine 20 in die Antriebsleistung mit einzubeziehen, ist außerdem ein fünftes Schaltelement S5 vorgesehen, über welches die zweite elektrische Maschine 20 bzw. ihr Rotor 210 mit dem ersten Element 31 des Koppelgetriebes 30, also dem Sonnenrad gekoppelt werden kann. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 kämmt dieses Sonnenrad 31 wie bereits erwähnt mit den ersten Planetenrädern 36. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist das fünfte Schaltelement S5 dazu vorgesehen, eine zweite Rotorwelle 21, welche drehfest mit dem zweiten Rotor 210 verbunden ist, drehfest mit dem ersten Element 31 zu verbinden.

Optional kann ein weiteres sechstes Schaltelements S6 vorgesehen sein. Über dieses sechste Schaltelement S6 kann der zweite Rotor 210 der zweiten elektrischen Maschine 20 mit dem ersten Rotor 110 der ersten elektrischen Maschine 10 drehfest gekoppelt werden, um so mit beiden elektrischen Maschinen 10, 20 gleichermaßen Drehmoment an das Koppelgetriebe 30, beispielsweise bei geschlossenem vierten Schaltelement S4 abzugeben.

Die Ausführung des elektrischen Antriebssystems 1 gemäß Figur 1 ist nun so aufgebaut, dass in Axialrichtung a nebeneinander die beiden elektrischen Maschinen 10, 20 angeordnet sind, wobei das fünfte Schaltelement S5 und das optionale sechste Schaltelement S6 zwischen den beiden elektrischen Maschinen 10, 20 oder teilweise in Axialrichtung a überlappend zu diesen angeordnet sind. In Axialrichtung a folgt auf die beiden elektrischen Maschinen 10, 20 dann in der einen Richtung das Koppelgetriebe 30, zu welchem das erste Schaltelement S1 und das zweite Schaltelement S2 axial überlappend angeordnet sind. Zwischen dem Koppelgetriebe 30 und der ersten elektrischen Maschine 10 sind das dritte Schaltelement S3 und das vierte Schaltelement S4, bei Bedarf auch wieder zumindest teilweise überlappend zu der ersten elektrischen Maschine 10, angeordnet.

In axialer Richtung a benachbart zu der zweiten elektrischen Maschine 20 kann dann die optionale erste Übersetzungsstufe 51 und benachbart zu dem Koppelgetriebe 30 die optionale zweite Übersetzungsstufe 52 angeordnet sein.

In der Darstellung der Figur 2 ist nun ein weiterer Aufbau des elektrischen Antriebssystems 1 gezeigt. Dieser entspricht im Wesentlichen dem in Figur 1 bereits beschriebenen Aufbau einschließlich der Anordnung der einzelnen Elemente in axialer Richtung a. Der einzige Unterschied besteht nun darin, dass das erste Element 31 des Koppelgetriebes 30, also das Sonnenrad, welches über das fünfte Schaltelement S5 mit dem zweiten Rotor 210 der zweiten elektrischen Maschine 20 koppelbar ist, nicht mehr mit den ersten Planetenrädern 36 des ersten Planetenträgers, also des zweiten Elements 32 des Koppelgetriebes 30 kämmt, sondern mit den zweiten Planetenrädern 37 des zweiten Planetenträgers, also des vierten Elements 34 des Koppelgetriebes 30. Ansonsten entspricht der Aufbau dem der Figur 1 , sodass hierauf nicht nochmals im Detail eingegangen werden muss.

In der Darstellung der Figur 3 ist nun eine Schalttabelle gezeigt, welche die Stellung der einzelnen Schaltelemente S1 bis S6 für die verschiedenen mit dem elektrischen Antriebssystem 1 umsetzbaren Modi zeigt. Der erste Modus ist dabei ein Torque- Vectoring-Modus, der zweite Modus ist ein Effizienz-Modus. Diese beiden Modi benötigen das optionale sechste Schaltelement S6 nicht, können jedoch auch zur Verwendung kommen, wenn dieses Schaltelement vorhanden ist. Der dritte Modus ist ein Boost-Modus, welcher das sechste Schaltelement S6 zwingend benötigt.

Jedes der Schaltelemente S1 bis S5 bzw. S6, sofern vorhanden, ist dabei in der Lage, sowohl zu koppeln als auch zu entkoppeln. In der Darstellung der Figur 3 ist das gekoppelte bzw. geschlossene Schaltelement jeweils über ein x gekennzeichnet. Die entkoppelte bzw. geöffnete Stellung des jeweiligen Schaltelements ist durch ein leer gelassenes Feld innerhalb der Schalttabelle gekennzeichnet.

Im ersten Modus, dem Torque-Vectoring-Modus, ist es nun so, dass das erste Schaltelement S1 geschlossen, das zweite Schaltelement S2 geöffnet, das dritte Schaltelement S3 geschlossen, das vierte Schaltelement S4 geöffnet und das fünfte Schaltelement S5 geschlossen ist. Sofern das optionale sechste Schaltelement vorhanden ist, wäre dieser geöffnet.

Der Antrieb der zweiten Abtriebswelle 42 erfolgt so nun also bei geschlossenem ersten Schaltelement S1 über eine drehfeste Verbindung zum vierten Element 34, also dem zweiten Planetenträger. Die erste Abtriebswelle 41 wird durch ihre dauerhafte drehfeste Verbindung mit dem zweiten Hohlrad, dem fünften Element 35 in allen Modi über dieses angetrieben. Das geschlossene dritte Schaltelement S3 sorgt für einen Leistungseintrag ausgehend von der ersten elektrischen Maschine 10 bzw. ihrem ersten Rotor 110 über das dritte Element 33, also das erste Hohlrad des Koppelgetriebes 30. Das vierte Schaltelement S4 ist ebenso wie das zweite Schaltelement S2 entsprechend geöffnet. Das fünfte Schaltelement S5 ist wiederum geschlossen und sorgt für einen Eintrag von Leistung bzw. Drehmoment ausgehend von der zweiten elektrischen Maschine 20 bzw. ihrem zweiten Rotor 210 über das erste Element 31 des Koppelgetriebes 30, also das Sonnenrad, je nach Ausführungsvariante über die ersten Planetenräder 36 oder die zweiten Planetenräder 37. In diesem Torque-Vectoring-Modus liefern also beide elektrischen Maschinen 10, 20 nennenswertes Drehmoment über das Koppelgetriebe 30 für den Vortrieb. Die beiden elektrischen Maschinen 10, 20 können dafür gleichartig ausgebildet sein, sie müssen dies jedoch nicht. Insbesondere können unterschiedlich starke elektrische Maschinen 10, 20 zum Einsatz kommen, also z.B. elektrische Maschinen mit unterschiedlicher Nennleistung. Durch die Wahl der von der jeweiligen elektrischen Maschine 10, 20 abgegebenen Drehmomente, was über deren Ansteuerung über ihre Elektronik bzw. Leistungselektronik erreicht wird, lässt sich so eine Drehmomentverteilung auf die beiden Abtriebswellen 41 , 42 und damit auf die durch diese zumindest mittelbar angetriebenen Räder erreichen. Eine solche entsprechend einer gewählten Vorgabe erfolgende Aufteilung des Drehmoments auf die unterschiedlichen Räder ermöglicht insbesondere Vorteile beim dynamischen Fahren in Kurven und erlaubt eine Verbesserung der Fahrleistung und eine Steigerung der Fahrsicherheit.

Der Effizienzbetrieb dient, wie sein Name schon andeutet, dazu, das elektrische Antriebssystem 1 möglichst effizient, also mit minimalem Energieeinsatz für die erzeugte Antriebsleistung zu betreiben. Hierfür wird der Vortrieb alleine durch die erste elektrische Maschine 10 realisiert. Die zweite Abtriebswelle 42 ist dafür mit dem dritten Element 33, also dem ersten Hohlrad des Koppelgetriebes 30 verbunden, wozu das zweite Schaltelement S2 geschlossen und das erste Schaltelement S1 geöffnet ist. Bei geöffnetem dritten Schaltelement S3 und geschlossenem vierten Schaltelement S4 wird der erste Rotor 110 der ersten elektrischen Maschine 10 drehfest mit dem zweiten Element 32, also dem ersten Planetenträger des Koppelgetriebes 30 drehfest verbunden, um auf diesem Weg Leistung bzw. Drehmoment in das Koppelgetriebe 30 einzuleiten. Gleichzeitig ist das fünfte Schaltelement S5 geöffnet und sofern vorhanden auch das sechste Schaltelement S6 geöffnet, die zweite elektrische Maschine 20 ist also abgekoppelt. Das Koppelgetriebe 30 dient in diesem Effizienz-Modus als klassisches Differential mit einer 50:50-Drehmomentverteilung, auch in den Kurven, wobei dort trotzdem unterschiedliche Drehzahlen an den Rädern anliegen.

Der dritte Betriebsmodus ist der Boost-Modus. Dieser benötigt zwingend das sechste Schaltelement S6. Er entspricht von der Stellung der Schaltelemente im Wesentlichen dem Betrieb im Effizienzmodus, nützt also das Koppelgetriebe 30 vergleichbar als klassisches Differentialgetriebe mit einer 50:50-Verteilung des Drehmoments auf beide Abtriebswellen 41 , 42. Zusätzlich ist nun das sechste Schaltelement S6 geschlossen, sodass der erste Rotor 110 der ersten elektrischen Maschine 10 und der zweite Rotor 210 der zweiten elektrischen Maschine 20 drehfest miteinander verbunden sind und das von den beiden elektrischen Maschinen 10, 20 aufgebrachte Drehmoment gemeinsam in das Koppelgetriebe 30 einleiten. Hierdurch lässt sich im Boost-Betrieb die maximale Leistung beider elektrischen Maschinen 10, 20 gemeinsam zur Verfügung stellen, um ein Maximum an Antriebsleistung zu ermöglichen. Die Drehmomente bleiben dabei anders als beim Torque-Vectoring an beiden durch die beiden Abtriebswellen 41 , 42 angetriebenen Räder gleich, auch wenn im Falle einer Kurvenfahrt die Drehzahlen voneinander abweichen, vergleichbar wie beim Effizienz-Modus. Figur 4 zeigt im Vergleich zu der Ausgestaltung der Fig. 1 insbesondere eine vorteilhafte alternative Anordnung der ersten Übersetzungsstufe 51 und der zweiten Übersetzungsstufe 52. Die zweite Übersetzungsstufen 52 ist dabei hinsichtlich des Leistungsflusses zwischen dem ersten Rotor 110 und dem Koppelgetriebe 30 angeordnet.

Besonders vorteilhaft ist die zweite Übersetzungsstufe 52 hinsichtlich des Leistungsflusses zwischen dem ersten Rotor 110 und dem dritten Schaltelement S3 sowie zwischen dem ersten Rotor 110 und dem vierten Schaltelement S4 angeordnet.

Die erste Übersetzungsstufe 51 ist dabei hinsichtlich des Leistungsflusses vorteilhaft zwischen dem zweiten Rotor 210 und dem Koppelgetriebe 30 angeordnet.

Besonders vorteilhaft ist die erste Übersetzungsstufe 51 hinsichtlich des Leistungsflusses zwischen dem fünften Schaltelement S5 und dem Koppelgetriebe 30 angeordnet. Alternativ und ebenso vorteilhaft und hier nicht weiter dargestellt, kann die erste Übersetzungsstufe 51 auch zwischen dem zweiten Rotor 210 und dem fünften Schaltelement S5 angeordnet sein.

Selbstverständlich kann die in Figur 4 gezeigte und hier im Zusammenhang mit der Fig. 4 beschriebene Anordnung der Übersetzungsstufen 51 , 52, nämlich die Anordnung hinsichtlich des Leistungsflusses vor dem Koppelgetriebe 30, auch in gleicher weise auf die Ausgestaltung der Fig. 2 übertragen werden.