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Title:
ELECTRIC DRIVE SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING IT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/046644
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electric drive system for a motor vehicle (1), having an electrically driven front axle (2) and an electrically driven rear axle (3), wherein the electrically driven rear axle (3) comprises a first electric machine (5), which has a first rotor (6) designed to drive a first rear wheel (7), wherein the electrically driven rear axle (3) comprises a third electric machine (8), which has a third rotor (9) designed to drive a second rear wheel (10), wherein the electrically driven front axle (2) comprises a second electric machine (17), which has a second rotor (18) designed to drive front wheels (20, 21) via a second axle gear (67). It is provided that the second rotor (18) is coupled in a torque-transmitting manner via the second axle gear (67) permanently to a first front wheel and permanently to a second front wheel (21), wherein a first switchable freewheeling clutch (13) is provided which is designed to couple the first rotor (6) to the first rear wheel (7) in a torque-transmitting manner, wherein a second switchable freewheeling clutch (14) is provided which is designed to couple the second rotor (9) in a torque-transmitting manner to the second rear wheel (6).

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JPS57120762V-BELT PULLEY
Inventors:
SCHILDER TOBIAS (DE)
KRAUS HARALD (DE)
PAULI FELIX (DE)
MIETH RAPHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/069596
Publication Date:
March 07, 2024
Filing Date:
July 14, 2023
Export Citation:
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Assignee:
MERCEDES BENZ GROUP AG (DE)
International Classes:
F16H57/04; B60K17/26; B60K17/356; B60L15/20; F16H57/037; B60K1/00; B60K1/02; B60K7/00; B60K17/04; F16H57/00; F16H57/02
Foreign References:
US20190248247A12019-08-15
CN114396472A2022-04-26
DE102018220809A12020-06-04
DE102016218717B32018-02-22
DE102018217863A12020-04-23
DE102019202207A12020-08-20
DE102011080236A12013-02-07
DE102020127790A12022-04-28
DE102019121215A12021-02-11
DE3801351A11989-08-03
Attorney, Agent or Firm:
SCHEIDLE, Thorsten (DE)
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Claims:
Patentansprüche Elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug (1), mit einer elektrisch angetriebenen Vorderachse (2) und einer elektrisch angetriebenen Hinterachse (3), wobei die elektrisch angetriebene Hinterachse (3) eine erste elektrische Maschine (5) aufweist, die einen ersten Rotor (6) aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Hinterrad (7) und/oder ein zweites Hinterrad (10) der elektrische angetriebenen Hinterachse (3) anzutreiben, wobei die elektrisch angetriebene Vorderachse (2) eine zweite elektrische Maschine (17) aufweist, welche einen zweiten Rotor (18) aufweist, der dazu ausgebildet ist, über ein zweites Achsgetriebe (67, 67a) Vorderräder (20, 21) der elektrisch angetriebenen Vorderachse (2) anzutreiben, wobei der zweite Rotor (18) über das zweite Achsgetriebe (67, 67a) permanent mit einem ersten Vorderrad (20) sowie permanent mit einem zweiten Vorderrad (21) drehmomentübertragend gekoppelt ist, wobei eine erste schaltbare Freilaufkupplung (13) dazu ausgebildet ist, den ersten Rotor (6) drehmomentübertragend mit dem ersten Hinterrad (7) und/oder mit dem zweiten Hinterrad (10) zu koppeln, wobei die erste schaltbare Freilaufkupplung (13) einen ersten Aktor (13a) aufweist, wobei mittels der ersten schaltbaren Freilaufkupplung (13) in einem Vorwärts- Zugbetrieb der ersten elektrischen Maschine (5) die drehmomentübertragende Kopplung des ersten Rotors (6) mit dem ersten Hinterrad (7) und/oder dem zweiten Hinterrad (10) ohne eine Einwirkung des ersten Aktors (13a) hergestellt werden kann und in einem Vorwärts-Schubbetrieb oder einem Rückwärts- Zugbetrieb der ersten elektrischen Maschine (5) die drehmomentübertragende Kopplung des ersten Rotors (6) mit dem ersten Hinterrad (7) und/oder dem zweiten Hinterrad (10) mit der Einwirkung des ersten Aktors (13a) hergestellt werden kann, wobei die elektrisch angetriebene Hinterachse (3) eine dritte elektrische Maschine (8) mit einem dritten Rotor (9) aufweist, der dazu ausgebildet ist, das zweite Hinterrad (10) und/oder das erste Hinterrad (7) der elektrisch angetriebenen Hinterachse (3) anzutreiben, wobei eine zweite schaltbare Freilaufkupplung (14) vorgesehen ist, welche einen zweiten Aktor (14a) aufweist und welche dazu ausgebildet ist, den dritten Rotor (9) drehmomentübertragend mit dem zweiten Hinterrad (10) zu koppeln, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (5) und die dritte elektrische Maschine (8) als Axialflussmaschinen ausgebildet und in einem gemeinsamen Gehäuse (31) mit einem gemeinsamen Ölraum angeordnet sind, wobei die erste Planetenübersetzungsstufe (11), die zweite Planetenübersetzungsstufe (12), die erste schaltbare Freilaufkupplung (13) und die zweite schaltbare Freilaufkupplung (14) in dem gemeinsamen Gehäuse (31) und in dem gemeinsamen Ölraum angeordnet sind. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Planetenübersetzungsstufe (11), welche hinsichtlich eines von dem ersten Rotor (6) ausgehenden Drehmomentenflusses zwischen dem ersten Rotor (6) und dem ersten Hinterrad (7) angeordnet ist, wobei der erste Rotor (6) und die erste Planetenübersetzungsstufe (11) koaxial zueinander angeordnet sind. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste schaltbare Freilaufkupplung (13) dazu ausgebildet ist, eine erste Ausgangswelle (32) der ersten Planetenübersetzungsstufe (11) drehfest mit dem ersten Hinterrad (7) zu koppeln. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste schaltbare Freilaufkupplung (13) dazu ausgebildet ist, ein Element (29) der ersten Planetenübersetzungsstufe (11) drehtest mit einem Gehäuse (31) zu verbinden. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen dem ersten Rotor (6) und dem dritten Rotor (9) ein Überlagerungsgetriebe (41) mit einer ersten Antriebswelle (42), einer zweiten Antriebswelle (43), einer ersten Abtriebswelle (44) und einer zweiten Abtriebswelle (45) angeordnet ist, wobei der erste Rotor (6) drehtest mit der ersten Antriebswelle (42) verbunden ist, der dritte Rotor (9) drehfest mit der zweiten Antriebswelle (43) verbunden ist, die erste Abtriebswelle (44) drehfest mit einer ersten Eingangswelle (25) der ersten Planetenübersetzungsstufe (11) verbunden ist und die zweite Abtriebswelle (45) drehtest mit einer zweiten Eingangswelle (26) der zweiten Planetenübersetzungsstufe (12) verbunden ist. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen dem ersten Rotor (6) und dem dritten Rotor (9) eine erste Rotorwelle (36) des ersten Rotors (6) gegen eine dritte Rotorwelle (37) des dritten Rotors (9) gelagert ist. Elektrisches Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinsichtlich eines von der zweiten elektrischen Maschine (17) ausgehenden Drehmomentenflusses die zweite elektrische Maschine (17), das zweite Achsgetriebe (67), eine dritte Planetenübersetzungsstufe (48) und das erste Vorderrad (20) in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet sind, und dass hinsichtlich des von der zweiten elektrischen Maschine (17) ausgehenden Drehmomentenflusses die zweite elektrische Maschine (17), das zweite Achsgetriebe (67), eine vierte Planetenübersetzungsstufe (49) und das zweite Vorderrad (21) in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet sind. Elektrisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass hinsichtlich eines von der zweiten elektrischen Maschine (17) ausgehenden Drehmomentenflusses die zweite elektrische Maschine (17), eine weitere Planetenübersetzungsstufe (57), das zweite Achsgetriebe (67a) und das erste Vorderrad (20) ausgehend von dem zweiten Achsgetriebe (67a) einerseits sowie das zweite Vorderrad (21) ausgehend von dem zweiten Achsgetriebe (67a) andererseits jeweils in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet sind. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass hinsichtlich des Drehmomentenflusses zwischen der weiteren Planetenübersetzungsstufe (57) und dem Achsgetriebe (67a) eine Parksperre (65) angebunden ist. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einem elektrischen Antriebssystem (100, 100a) sowie mit einer Batterie (4), wobei das elektrische Antriebssystem (100, 100a) eine elektrisch angetriebene Vorderachse (2) und eine elektrisch angetriebenen Hinterachse (3) aufweist, wobei die elektrisch angetriebene Hinterachse (3) eine erste elektrische Maschine (5) aufweist, die einen ersten Rotor (6) aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Hinterrad (7) und/oder ein zweites Hinterrad (10) der elektrische angetriebenen Hinterachse (3) anzutreiben, wobei die elektrisch angetriebene Vorderachse (2) eine zweite elektrische Maschine (17) aufweist, welche einen zweiten Rotor (18) aufweist, der dazu ausgebildet ist, über ein zweites Achsgetriebe (67, 67a) Vorderräder (20, 21) der elektrisch angetriebenen Vorderachse (2) anzutreiben, wobei der zweite Rotor (18) über das zweite Achsgetriebe (67, 67a) permanent mit einem ersten Vorderrad (20) sowie permanent mit einem zweiten Vorderrad (21) drehmomentübertragend gekoppelt ist, wobei eine erste schaltbare Freilaufkupplung (13) dazu ausgebildet ist, den ersten Rotor (6) drehmomentübertragend mit dem ersten Hinterrad (7) und/oder mit dem zweiten Hinterrad (10) zu koppeln, wobei die erste schaltbare Freilaufkupplung (13) einen ersten Aktor (13a) aufweist, wobei mittels der ersten schaltbaren Freilaufkupplung (13) in einem Vorwärts- Zugbetrieb der ersten elektrischen Maschine (5) die drehmomentübertragende Kopplung des ersten Rotors (6) mit dem ersten Hinterrad (7) und/oder dem zweiten Hinterrad (10) ohne eine Einwirkung des ersten Aktors (13a) hergestellt werden kann und in einem Vorwärts-Schubbetrieb oder einem Rückwärts- Zugbetrieb der ersten elektrischen Maschine (5) die drehmomentübertragende Kopplung des ersten Rotors (6) mit dem ersten Hinterrad (7) und/oder dem zweiten Hinterrad (10) mit der Einwirkung des ersten Aktors (13a) hergestellt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wechsel von einem Vorwärts-Zugbetrieb zu einem Vorwärts- Schubbetrieb der ersten elektrischen Maschine (5) die drehmomentübertragende Kopplung des ersten Rotors (6) mit dem ersten Hinterrad (7) und/oder dem zweiten Hinterrad (10) mittels der Einwirkung des ersten Aktors (13a) hergestellt wird, wenn unmittelbar vor dem genannten Wechsel eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges größer als ein Geschwindigkeitsschwellwert ist und wenn keine von einem Fahrer des Kraftfahrzeuges wählbare sportliche Betriebsweise des Kraftfahrzeuges eingestellt ist und wenn ein Ladungsgehalt der Batterie (4) kleiner als ein Ladungsgehaltschwellwert ist.
Description:
Elektrisches Antriebssystem und Verfahren zu dessen Betrieb

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrisch angetriebenen Vorderachse und einer elektrisch angetriebenen Hinterachse nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem wird ein Verfahren zum Betrieb des elektrischen Antriebssystems vorgestellt.

Elektrische Antriebssysteme für Kraftfahrzeuge sind soweit aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Dabei können beispielsweise eine Vorderachse des Kraftfahrzeugs ebenso elektrisch angetrieben werden, wie eine Hinterachse. Die DE 10 2018220 809 A1 beschreibt ein derartiges Fahrzeug mit einem Schwerpunkt der Beschreibung auf der leistungselektronischen Regelung des elektrischen Antriebssystems. Das beispielhaft abgebildete Fahrzeug zeigt ein Antriebssystem, bei welchem eine erste elektrische Maschine ein erstes Hinterrad, eine zweite elektrische Maschine ein zweites Hinterrad und eine dritte elektrische Maschine über ein Achsgetriebe, wie beispielsweise ein Differential, die Vorderräder des dargestellten Fahrzeugs antreibt. Auch die DE 102016 218 717 B3 und die gattungsgemäße DE 10 2018217 863 A1 zeigen elektrische Antriebssysteme für Kraftfahrzeuge mit zwei elektrisch angetriebenen Achsen und insgesamt zumindest drei elektrischen Maschinen.

Die DE 102019202 207 A1 zeigt eine elektrisch angetriebene Achse eines Kraftfahrzeuges, wobei zwei elektrische Maschinen vorgesehen sind.

Eine Alternative hierzu beschreibt die DE 102011 080236 A1. In dieser Schrift ist eine Antriebsvorrichtung für ein einzelnes Rad eines Kraftfahrzeugs beschrieben, welche auch so für zwei oder mehr Räder des Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommen könnte. Dabei ist eine elektrische Maschine für jedes angetriebene Rad vorgesehen. Der Rotor dieser elektrischen Maschine ist über eine Planetenübersetzungsstufe mit dem jeweiligen angetriebenen Rad gekoppelt.

Ferner kann auf die DE 102020 127 790 A1 und auf die DE 102019 121 215 A1 verwiesen werden. In diesen Schriften wird jeweils eine zuschaltbare elektrische Maschine beschrieben, welche über eine Planetenübersetzungsstufe mit Freilauf zugeschaltet werden kann.

In der DE 38 01 351 A1 ist außerdem bei einem nicht elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug die grundlegende Möglichkeit eines zuschaltbaren Vierradantriebs beschrieben.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein verbessertes elektrisches Antriebssystem anzugeben, welches eine energiesparende Betriebsweise ermöglicht und gleichzeitig bei Bedarf eine Steigerung der Fahrleistung, der Zugkraft, der Dynamik und/oder der Sicherheit erlaubt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein elektrisches Antriebssystem mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des elektrischen Antriebssystems gemäß der Erfindung ergeben sich aus den von diesen Ansprüchen abhängigen Unteransprüchen.

Das elektrische Antriebssystem gemäß der Erfindung nutzt einen Grundaufbau, welcher so prinzipiell in der eingangs als gattungsgemäß genannten Schrift gezeigt wird. Er besteht im Wesentlichen aus einer elektrisch angetriebenen Vorderachse und einer elektrisch angetriebenen Hinterachse und lässt sich vorzugsweise bei Personenkraftwagen, leichten Nutzfahrzeugen und dergleichen einsetzen. Ein darüberhinausgehender Einsatz beispielsweise bei schweren Nutzfahrzeugen oder dergleichen, wie beispielsweise bei Baumaschinen, bei Militärfahrzeugen oder ähnlichen wäre grundlegend auch denkbar.

Die elektrisch angetriebene Hinterachse umfasst dabei eine erste elektrische Maschine mit einem ersten Rotor, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Hinterrad und/oder ein zweites Hinterrad der elektrisch angetriebenen Hinterachse anzutreiben. Die elektrisch angetriebene Vorderachse umfasst eine zweite elektrische Maschine mit einem zweiten Rotor, der dazu ausgebildet ist, über ein zweites Achsgetriebe, beispielsweise ein Differential oder ein Verteilgetriebe, Vorderräder der elektrisch angetriebenen Vorderachse anzutreiben.

Ferner auf bekannte Weise ist es so, dass der zweite Rotor über das zweite Achsgetriebe permanent mit einem ersten Vorderrad der Vorderräder sowie permanent mit einem zweiten Vorderrad der Vorderräder drehmomentübertragend gekoppelt ist. Die zweite elektrische Maschine treibt über das zweite Achsgetriebe die beiden Vorderräder der elektrisch angetriebenen Vorderachse also an, ohne dass hier die Möglichkeit einer Abkopplung besteht. Die elektrisch angetriebene Vorderachse stellt damit diejenige angetriebene Achse dar, welche vorwiegend für den Vortrieb des Kraftfahrzeugs sorgt. Insbesondere sorgt die elektrisch angetriebene oder antreibbare Vorderachse für den Vortrieb bei niedrigen Leistungsanforderungen oder bei Teillast.

Auf gekannte Weise ist ferner eine erste schaltbare Freilaufkupplung vorgesehen, welche dazu ausgebildet ist den ersten Rotor drehmomentübertragend mit dem ersten Hinterrad und/oder mit dem zweiten Hinterrad zu koppeln. Anders als bei den permanent angekoppelten Vorderrädern ist es also bei den beiden Hinterrädern der elektrisch angetriebenen Hinterachse vorgesehen, dass diese optional angetrieben werden können, wann immer der Bedarf besteht, diese Hinterräder anzutreiben.

Ferner ist auf bekannte Weise vorgesehen, dass die erste schaltbare Freilaufkupplung einen ersten Aktor aufweist, wobei mittels der ersten schaltbaren Freilaufkupplung in einem Vorwärts-Zugbetrieb der ersten elektrischen Maschine die drehmomentübertragende Kopplung des ersten Rotors mit dem ersten Hinterrad und/oder dem zweiten Hinterrad ohne eine Einwirkung des ersten Aktors hergestellt werden kann und in einem Vorwärts-Schubbetrieb oder einem Rückwärts-Zugbetrieb der ersten elektrischen Maschine die drehmomentübertragende Kopplung mit der Einwirkung des ersten Aktors hergestellt werden kann

Das elektrische Antriebssystem erlaubt nun bei einer niederlastigen Fahrt, welche für viele Einsatzzwecke von Fahrzeugen den größten Teil ihrer Nutzung ausmacht, ausschließlich die Vorderachse durch die zweite elektrische Maschine anzutreiben. Hierdurch ist es möglich, das elektrische Antriebssystem bei einer hohen Effizienz zu betreiben. Die zweite elektrische Maschine kann dabei ideal für den Betrieb in diesen eher niederlastigen Bereichen ausgelegt werden, wodurch ein hoher Wirkungsgrad möglich wird.

Bei einer höheriastigen Fahrt ist es nun möglich, die Räder der Hinterachse mittels der ersten elektrischen Maschine und der ersten schaltbaren Freilaufkupplung bedarfsgerecht zuzuschalten. Die elektrisch angetriebene Hinterachse dient dabei dazu, die Fahrleistung zu steigern, die Zugkraft zu steigern oder auch das Fahrerlebnis, und damit letztlich die Dynamik.

Mit der Freilaufkupplung ist eine Kupplung gemeint, die einen an sich bekannten Freilaufmechanismus mit zwei drehbar gelagerten Kupplungshälften aufweist. Mittels des Freilaufmechanismus ist es möglich, die zwei Kupplungshälften dann drehmomentübertragend zu koppeln, wenn zum Beispiel eine erste Kupplungshälfte der beiden Kupplungshälften angetrieben wird, wobei die beiden Kupplungshälften voneinander entkoppelt werden, wenn die erste Kupplungshälfte nicht angetrieben wird. Die erste Kupplungshälfte ist dabei vorteilhaft permanent drehmomentübertragend mit der ersten elektrischen Maschine gekoppelt.

Mit dem ersten Aktor ist ein Mechanismus gemeint, der aufgrund eines elektrischen Signals oder mehrerer unterschiedlicher elektrischer Signale eine mechanische Kopplung oder Entkopplung oder eine Kopplungsfähigkeit oder eine Entkopplungsfähigkeit der genannten Kupplungshälften bewirken kann.

Mit dem Vorwärts-Zugbetrieb der ersten elektrischen Maschine ist eine Betriebsweise der ersten elektrischen Maschine gemeint, bei der die elektrische Maschine antreibend in einer Drehrichtung betrieben wird, durch welche die Hinterräder in einer Vorwärtsbewegung bewegt werden können.

Mit dem Ausdruck, dass „ohne Einwirkung des Aktors“ die drehmomentübertragende Kopplung hergestellt wird ist gemeint, dass für einen Übergang zwischen dem entkoppelten Zustand der beiden Kupplungshälften und dem gekoppelten Zustand kein Signalwechsel an dem ersten Aktor und auch kein Positionswechsel von Teilen des ersten Aktors erfolgt. Die drehmomentübertragende Kopplung ohne Einwirkung des ersten Aktors erfolgt, anders als bei einer aktorbetriebenen reinen Klauenkupplung, ohne dass Drehzahlen der beiden Kupplungshälften durch ein Synchronisationsverfahren synchronisiert werden müssen. Die zum Schließen der der beiden Kupplungshälften notwendige Synchronisation erfolgt mittels des Freilaufmechanismus der Freilaufkupplung praktisch ohne Zeitverlust.

Mit dem Vorwärts-Schubbetrieb, bezogen auf eine der elektrischen Maschinen, ist ein Betrieb gemeint, bei dem, wenn die jeweilige elektrische Maschine drehmomentübertragend mit dem jeweiligen Rad gekoppelt ist, der jeweilige Rotor von dem Kraftfahrzeug geschoben wird, und zwar in eine Drehrichtung für einen Vorwärtsbetrieb des Kraftfahrzeugs.

Mit dem Rückwärts-Zugbetrieb, bezogen auf eine der elektrischen Maschinen, ist ein Betrieb gemeint, bei dem, wenn die jeweilige elektrische Maschine drehmomentübertragen mit dem jeweiligen Rad gekoppelt ist, der jeweilige Rotor antreibend betrieben wird, und zwar in eine Drehrichtung für einen Rückwärtsbetrieb des Kraftfahrzeugs.

Weiterhin ist auf bekannte Weise vorgesehen, dass die elektrisch angetriebene Hinterachse eine dritte elektrische Maschine mit einem dritten Rotor aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, das zweite Hinterrad und/oder das erste Hinterrad der elektrisch angetriebenen Hinterachse anzutreiben. Dabei ist eine zweite schaltbare Freilaufkupplung mit einem zweiten Aktor vorgesehen, welche ihrerseits dazu ausgebildet ist, den dritten Rotor drehmomentübertragend mit dem zweiten Hinterrad zu koppeln.

Auf diese Weise kann die elektrisch angetriebene Hinterachse in einem Torque- Vecotoring-Betrieb angetrieben werden. Auch die Sicherheit im Allradbetrieb lässt sich hierdurch erhöhen, was im Bereich der elektrischen Hinterachse durch die beiden elektrischen Maschinen und die von ihnen unabhängig antreibbaren Hinterräder erreicht wird.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine als Axialflussmaschinen ausgebildet sind, die in einem gemeinsamen Gehäuse mit einem gemeinsamen Ölraum angeordnet sind, wobei dieses Gehäuse beispielsweise dasjenige Gehäuse sein kann, gegenüber welchem das Element der beiden Planetenübersetzungsstufen über den schaltbaren Freilauf festgehalten werden kann. Die Möglichkeit, mehrere einzelne Gehäuse bzw. Gehäuseteile einzusetzen besteht jedoch ebenfalls. Erfindungsgemäß sind die erste Planetenübersetzungsstufe, die zweite Planetenübersetzungsstufe, die erste schaltbare Freilaufkupplung und die zweite schaltbare Freilaufkupplung in dem gemeinsamen Gehäuse und in dem gemeinsamen Ölraum angeordnet.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung des elektrischen Antriebssystems gemäß der Erfindung ist eine erste Planetenübersetzungsstufe vorgesehen, welche hinsichtlich eines von dem ersten Rotor ausgehenden Drehmomentflusses zwischen dem ersten Rotor und dem ersten Hinterrad und/oder dem zweiten Hinterrad angeordnet ist.

Vorteilhaft ist außerdem eine zweite Planetenübersetzungsstufe hinsichtlich eines von dem dritten Rotor ausgehenden Drehmomentflusses zwischen dem dritten Rotor und dem zweiten Hinterrad angeordnet. Der erste Rotor, der zweite Rotor, die erste Planetenübersetzungsstufe und die zweite Planetenübersetzungsstufe sind dabei allesamt koaxial zueinander angeordnet. Koaxial im Sinne der hier vorliegenden Erfindung bedeutet dabei, dass ihre Drehachsen fluchten, sie liegen also im zum Beispiel mit ihren Hauptdrehachsen auf einer Achse in Richtung der Achse hintereinander. Hierdurch wird ein entsprechend kompakter Aufbau möglich.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung dieser Idee kann es dabei vorgesehen sein, dass die erste schaltbare Freilaufkupplung dazu ausgebildet ist, eine erste Ausgangswelle der ersten Planetenübersetzungsstufe drehfest mit dem ersten Hinterrad zu koppeln.

Dementsprechend kann es vorgesehen sein, dass die zweite schaltbare Freilaufkupplung dazu ausgebildet ist, eine zweite Ausgangswelle der zweiten Planetenübersetzungsstufe drehfest mit dem zweiten Hinterrad zu koppeln.

Unter einem drehfesten Koppeln im Sinne der Erfindung ist dabei eine Kopplung zu verstehen, welche darin resultiert, dass die gekoppelten Bauteile nach dem Koppeln mit derselben Winkelgeschwindigkeit umlaufen.

Der Aufbau sieht also die Freilaufkupplung zwischen der jeweiligen Planetenübersetzungsstufe und dem jeweiligen Hinterrad vor, sodass sie zwischen der Ausgangswelle der Planetenübersetzungsstufe und dem Hinterrad liegt. In einer alternativen Variante der Ausgestaltung mit den Planetenübersetzungsstufen kann es auch vorgesehen sein, dass die erste schaltbare Freilaufkupplung dazu ausgebildet ist, ein Element der ersten Planetenübersetzungsstufe, beispielsweise und bevorzugt deren Hohlrad, drehfest mit einem Gehäuse zu verbinden. Analog hierzu kann die zweite schaltbare Freilaufkupplung dazu ausgebildet sein, ein Element der zweiten Planetenübersetzungsstufe, und hier insbesondere dasselbe Element, also vorzugsweise ebenfalls wiederum das Hohlrad, drehfest mit dem Gehäuse zu verbinden. Die Freilaufkupplungen werden also in die Planetenübersetzungsstufen integriert und lassen das entsprechende Element des Planetengetriebes, vorzugsweise - aber nicht zwingend - die Hohlräder, entweder frei umlaufen oder halten diese entsprechend fest. Durch diese Ausgestaltung als Freilauf bezieht sich die durch die schaltbaren Freilaufkupplungen zu erzielende drehfeste Verbindung dabei auf den Antriebsfall während im Falle, dass die Hinterräder nicht angetrieben werden, diese entsprechend freilaufen, sodass der Antrieb über die elektrisch angetriebene Vorderachse alleine zur Bewegung des Fahrzeugs eingesetzt werden kann.

Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung des elektrischen Antriebssystems kann es alternativ dazu vorsehen, dass axial zwischen dem ersten Rotor und dem dritten Rotor ein Überlagerungsgetriebe angeordnet ist, welches eine erste Antriebswelle, eine zweite Antriebswelle, eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle umfasst. Der erste Rotor ist drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden, der dritte Rotor dementsprechend drehfest mit der zweiten Antriebswelle. Die erste Abtriebswelle ist wiederum drehfest mit einer ersten Eingangswelle der ersten Planetenübersetzungsstufe verbunden und die zweite Abtriebswelle ist drehfest mit einer zweiten Eingangswelle der zweiten Planetenübersetzungsstufe verbunden. Hierdurch wird eine Überlagerung beispielsweise durch einen Überlagerungsplanetenradsatz möglich, um über beide hieran angeschlossenen elektrischen Maschinen, also die erste und die dritte elektrische Maschine, jeweils beide Hinterräder antreiben zu können.

Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung hiervon kann es außerdem vorsehen, dass die erste Planetenübersetzungsstufe, die zweite Planetenübersetzungsstufe, die erste schaltbare Freilaufkupplung und die zweite schaltbare Freilaufkupplung in dem gemeinsamen Gehäuse und dem gemeinsamen Ölraum angeordnet sind. Dies ermöglicht einen sehr kompakten Aufbau, bei dem nun insbesondere die Vorteile des gemeinsamen Ölraums für die Planetenübersetzungsstufen und die schaltbaren Freiläufe mitgenutzt werden, um somit die ganze Übersetzungsschalt- und Antriebstechnik der elektrisch angetriebenen Hinterachse in einem gemeinsamen Gehäuse unterzubringen.

Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung dieser Idee der Erfindung kann es nun ferner vorgesehen sein, dass zwischen dem ersten Rotor und dem dritten Rotor eine Rotorwelle des ersten Rotors gegen eine dritte Rotorwelle des dritten Rotors gelagert ist. Damit kann axial zwischen dem ersten Rotor und dem dritten Rotor auf eine Lagerung der Rotorwellen gegenüber dem Gehäuse verzichtet werden. Die erste Rotorwelle stützt sich also axial zwischen diesen beiden Rotoren ausschließlich an der dritten Rotorwelle ab und umgekehrt, sodass auf zusätzliche Lagerungstechnik und die damit verbundenen Reibungsverluste verzichtet werden kann. Durch die entsprechende Abstützung der Rotorwellen über eine Lagerung aneinander können diese unabhängig voneinander bewegt werden. Werden sie jedoch mit der gleichen Drehzahl oder einer sehr ähnlichen Drehzahl zueinander bewegt, wird durch die relative Lagerung zwischen den beiden Rotorwellen der Reibungsverlust aufgrund der fehlenden oder sehr geringen Relativgeschwindigkeit der Rotorwellen zueinander minimiert.

Bezüglich der elektrisch angetriebenen Vorderachse kann es in dem elektrischen Antriebssystem der Erfindung gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen sein, dass hinsichtlich eines von der zweiten elektrischen Maschine ausgehenden Drehmomentflusses die zweite elektrische Maschine, das Achsgetriebe, eine dritte Planetenübersetzungsstufe und das erste Vorderrad in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet sind. Analog dazu kann dann hinsichtlich eines von der zweiten elektrischen Maschine ausgehenden Drehmomentflusses auch diese zweite elektrische Maschine, das Achsgetriebe, eine vierte Planetenübersetzungsstufe und das zweite Vorderrad in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet sein. Die zweite elektrische Maschine für die elektrisch angetriebene Vorderachse treibt bei dieser besonders günstigen Ausgestaltung des elektrischen Antriebssystems gemäß der Erfindung also über das Achsgetriebe beispielsweise ein Differential, zwei Planetenübersetzungsstufen, welche ihrerseits jeweils permanent drehmomentübertragend mit den angetriebenen Vorderrädern gekoppelt sind.

Alternativ zu dieser Anordnung der Planetenübersetzungsstufen zwischen dem Achsgetriebe und dem jeweils angetriebenen Rad der Vorderachse kann es gemäß einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung auch vorgesehen sein, dass hinsichtlich eines von der zweiten elektrischen Maschine ausgegebenen Drehmomentflusses die zweite elektrische Maschine, eine weitere Planetenübersetzungsstufe, das Achsgetriebe und das erste Vorderrad ausgehend von dem Achsgetriebe einerseits sowie das zweite Vorderrad ausgehend von dem Achsgetriebe andererseits jeweils in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet sind. Bei dieser Alternative wird anstelle einer dritten und einer vierten Planetenübersetzungsstufe lediglich eine dieser Planetenübersetzungsstufen eingesetzt. Sie folgt unmittelbar auf die elektrische Maschine, sodass diese also mit der Eingangswelle der weiteren Planetenübersetzungsstufe gekoppelt ist. Über den Ausgang dieser weiteren Planetenübersetzungsstufe wird dann das Drehmoment in das Achsgetriebe geleitet, welches den Leistungsfluss auf die beiden angetriebenen Vorderräder aufteilt. Die Reihenfolge von Planetenübersetzungsstufen und Achsgetriebe ist also umgekehrt, wodurch eine der Planetenübersetzungsstufen eingespart werden kann.

Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung dieser beiden Varianten der elektrisch angetriebenen Vorderachse kann es nun ferner so sein, dass bei der elektrisch angetriebenen Vorderachse eine Parksperre vorgesehen ist. Diese kann je nach Anordnung hinsichtlich des Drehmomentflusses zwischen der weiteren Planetenübersetzungsstufe und dem Achsgetriebe oder zwischen dem Achsgetriebe und einer oder beiden der dritten und/oder vierten Planetenübersetzungsstufen angeordnet sein, wobei in diesem Fall vorzugsweise lediglich eine Parksperre, also entweder zwischen dem Achsgetriebe und der dritten Planetenübersetzungsstufe oder dem Achsgetriebe und der vierten Planetenübersetzungsstufe, vorgesehen ist. Über eine solche Parksperre kann in an sich bekannter Weise und bei an sich bekannter Funktionalität der Antrieb für den Fall eines geparkten Kraftfahrzeugs entsprechend gesperrt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des elektrischen Antriebssystems gemäß der Erfindung ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebssystem gemäß der Erfindung Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebssystem gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 3 eine mögliche Ausgestaltung der wesentlichen Elemente einer elektrisch angetriebenen Hinterachse der zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 4 zwei verschiedene Varianten zur Lagerung der Rotorwellen des ersten und zweiten Rotors gegeneinander;

Fig. 5 eine weitere mögliche Ausgestaltung der wesentlichen Elemente einer elektrisch angetriebenen Hinterachse der zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung; und

Fig. 6 zwei mögliche Ausgestaltungen der elektrisch angetriebenen Vorderachse gemäß der Erfindung.

In der Darstellung der Figur 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 schematisch dargestellt, welches sich im regulären Betrieb in der Fahrtrichtung F, also bei einer Vorwärtsfahrt, in der Darstellung von rechts nach links bewegen soll. Das Kraftfahrzeug 1 verfügt über ein elektrisches Antriebssystem 100 mit einer elektrisch angetriebenen Vorderachse 2 sowie einer elektrisch angetriebenen Hinterachse 3. Eine Antriebsenergie für das elektrische Antriebssystem 100 wird über eine Batterie 4 oder ein alternatives elektrisches Energiespeichersystem gespeichert und zur Verfügung gestellt.

Die elektrisch angetriebene Hinterachse 3 umfasst eine erste elektrische Maschine 5 mit einem ersten Rotor 6, welcher dazu ausgebildet ist, über ein erstes Achsgetriebe 66 ein erstes Hinterrad 7 und ein zweites Hinterrad 10 anzutreiben.

Das elektrische Antriebssystem 100 umfasst außerdem die elektrisch angetriebene Vorderachse 2 in Fahrtrichtung F vorne in der Darstellung der Figur 1 also links. Diese umfasst eine zweite elektrische Maschine 17 mit einem zweiten Rotor 18, welcher in den beiden Darstellungen der Figur 6 erkennbar ist. Mittels der zweiten elektrischen Maschine 17 ist es über ein zweites Achsgetriebe 67 möglich, gleichzeitig zwei Vorderräder 20, 21 , nämlich ein erstes Vorderrad 20 und ein zweites Vorderrad 21 , der elektrisch angetriebenen Vorderachse 2 anzutreiben. Die elektrisch angetriebene Vorderachse 2 umfasst in der Darstellung der Figur 1 ferner eine dritte und eine vierte Planetenübersetzungsstufe 22, 23 sowie eine mit der Batterie 4 gekoppelte Leistungselektronik 24. Die beiden angetriebenen Vorderräder 20, 21 sind dabei permanent über das zweite Achsgetriebe 67 sowie über die Planetenübersetzungsstufen 22, 23 mit dem zweiten Rotor 18 der zweiten elektrische Maschine 17 gekoppelt, sodass auf eine Aktuatorik im Bereich der elektrisch angetriebenen Vorderachse 2, anders als bei der elektrisch angetriebenen Hinterachse 3 gänzlich verzichtet werden kann.

Die elektrisch angetriebene Hinterachse 3 umfasst außerdem eine erste Planetenübersetzungsstufe 11 sowie eine erste schaltbare Freilaufkupplung 13, welche in der Darstellung der Figur 1 in die erste Planetenübersetzungsstufe 11 integriert dargestellt ist. Die elektrische Hinterachse 3 umfasst außerdem eine Leistungselektronik 15, welche hier zweigeteilt dargestellt ist, sowie einen mit 13a bezeichneten schematisch dargestellten ersten Aktor, um die erste schaltbare Freilaufkupplung 13 zu betätigen.

Mittels der ersten schaltbaren Freilaufkupplung 13 kann der erste Rotor 6 drehmomentübertragend mit dem ersten Hinterrad (7) und/oder mit dem zweiten Hinterrad 10 drehmomentübertragend gekoppelt werden, wobei die schaltbare Freilaufkupplung 13 auf an sich bekannte Weise derart ausgestaltet ist, dass mittels der ersten schaltbaren Freilaufkupplung 13 in einem Vorwärts-Zugbetrieb der ersten elektrischen Maschine 5 die drehmomentübertragende Kopplung des ersten Rotors 6 mit dem ersten Hinterrad 7 und/oder dem zweiten Hinterrad 10 ohne eine Einwirkung, genauer gesagt ohne einen Stellungswechsel des ersten Aktors 13a hergestellt werden kann und in einem Vorwärts- Schubbetrieb oder einem Rückwärts-Zugbetrieb der ersten elektrischen Maschine 5 die drehmomentübertragende Kopplung mit der Einwirkung, genauer gesagt mit einem Stellungswechsel des ersten Aktors 13a hergestellt werden kann. Der erste Aktor 13a weist vorteilhaft eine Elektronikeinheit auf, welche aufgrund eines elektronischen Signals eine elektrische Betriebsspannung erzeugt. Der erste Aktor 13a weist vorteilhaft außerdem zum Beispiel einen Stellmotor oder ein hydraulisches oder pneumatisches Betätigungselement auf, mittels welchen die elektrische Betriebsspannung in eine mechanische Kraftausübung umgewandelt werden kann. Figur 2, bei der unverändert vorhandene Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigt eine zweite Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems 100a mit einer dritten elektrische Maschine 8 mit einem in den Figuren 3 und 5 genauer erkennbaren dritten Rotor 9. Die erste elektrische Maschine 5 sowie die dritte elektrische Maschine 8 sind dazu ausgebildet, das erste Hinterrad 7 sowie das zweite Hinterrad 10 anzutreiben. Die Figuren 3 und 5 zeigen detaillierte Ausgestaltungsmöglichkeiten für die elektrisch angetriebene Hinterachse 3. Wesentlich ist zunächst, dass für eine Koppelung/Entkoppelung der dritten elektrischen Maschine 8 von dem ersten Hinterrad 7 und/oder von dem zweiten Hinterrad 10 eine zweite schaltbare Freilaufkupplung 14 vorgesehen ist, die ihrerseits einen zweiten Aktor 14a umfasst. Die zweite schaltbare Freilaufkupplung 14 und der zugehörige zweie Aktor 14a sind von gleicher Bauart wie die erste schaltbare Freilaufkupplung 13 und deren erster Aktor 13a.

Die elektrisch angetriebene Hinterachse 3 umfasst bei der zweiten Ausführungsform außerdem für jedes der beiden angetriebenen Hinterräder 7, 10 eine erste Planetenübersetzungsstufe 11 und eine zweite Planetenübersetzungsstufe 12.

Nachfolgend wird nun auf eine erste mögliche Ausgestaltung der elektrisch angetriebenen Hinterachse 3 im Detail eingegangen. Figur 3 zeigt dazu die beiden elektrischen Maschinen 5, 8 mit dem ersten Rotor 6 und dem dritten Rotor 9. Diese Rotoren 6, 9 sind jeweils drehfest mit einer Eingangswelle, nämlich einer ersten Eingangswelle 25 der ersten Planetenübersetzungsstufe 11 sowie einer zweiten Eingangswelle 26 der zweiten Planetenübersetzungsstufe 12, verbunden. Die erste Eingangswelle 25 ist drehfest mit einem ersten Sonnenrad 27 der ersten Planetenübersetzungsstufe 11 verbunden. Die zweite Eingangswelle 26 ist drehfest mit einem zweiten Sonnenrad 28 der zweiten Planetenübersetzungsstufe 12 verbunden.

Jeweils ein Hohlrad 29, 30 der jeweiligen Planetenübersetzungsstufe 11, 12, nämlich ein erstes Hohlrad 29 der ersten Planetenübersetzungsstufe 11 und ein zweites Hohlrad 30 der zweiten Planetenübersetzungsstufe, ist hier drehfest mit einem durch die Schraffur angedeuteten Gehäuse 31 , vorzugsweise einem gemeinsamen Gehäuse 31 der elektrisch angetriebenen Hinterachse 3, verbunden. In dem gemeinsamen Gehäuse können vorzugsweise die erste elektrische Maschine 5 sowie die dritte elektrische Maschine 8 sowie auch die erste Planetenübersetzungsstufe 11 und die zweite Planetenübersetzungsstufe 12 angeordnet sein. Eine erste Ausgangswelle 32 der ersten Planetenübersetzungsstufen 11 ist mit ersten Planetenrädern 34 der ersten Planetenübersetzungsstufe 11 gekoppelt bzw. bildet deren Planetenradträger oder ist mit diesem drehfest verbunden. Eine zweite Ausgangswelle 33 der zweiten Planetenübersetzungsstufe 12 ist mit zweiten Planetenrädern 35 der zweiten Planetenübersetzungsstufe 12 gekoppelt bzw. bildet deren Planetenradträger oder ist mit diesem drehfest verbunden.

Diese jeweilige Ausgangswelle 32, 33 der jeweiligen Planetenübersetzungsstufe 11, 12 ist dann über die zugehörige schaltbare Freilaufkupplung 13, 14 mit zugehörigen Aktoren 13a und 14a mit dem jeweiligen angetriebenen Hinterrad 7, 10 gekoppelt, wobei die Hinterräder 7. 10 hier nur durch die den Drehmomentfluss symbolisierenden Pfeile angedeutet sind.

Die beiden elektrischen Maschinen 5, 8 der Hinterachse 3 können vorzugsweise als Axialflussmaschinen ausgebildet sein, welche in dem vorzugsweise gemeinsamen Gehäuse 31 mit einem gemeinsamen Ölraum angeordnet sind. Auch die beiden Planetenübersetzungsstufen 11 , 12 sowie die schaltbaren Freiläufe 13, 14 können hierin integriert ausgeführt sein. Die Rotoren 6, 9 der Hinterachse 3 sowie die Planetenübersetzungsstufen 11, 12 der Hinterachse 3 sind vorzugsweise allesamt koaxial zueinander angeordnet. Mit anderen Worten haben die Rotoren 6, 9 sowie die Planetenübersetzungsstufen 11, 12 der Hinterachse 3 vorzugsweise eine gemeinsame Drehachse. In einer, bezogen auf diese Drehachse, axialen Richtung gesehen, sind die erste Planetenübersetzungsstufe 11 , die erste Elektrische Maschine 5, die dritte elektrische Maschine 8 und die zweite Planetenübersetzungsstufe 12 nacheinander angeordnet. Vorzugsweise sind sie axial in der hier genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet. Alternativ dazu könnte die koaxiale Anordnung auch einen Aufbau vorsehen, bei welchem jeweils eine der Planetenübersetzungsstufen 11, 12 axial auf gleicher Höhe und radial innerhalb zu der jeweiligen elektrischen Maschine 5, 8 angeordnet ist.

In der Darstellung der Figur 4 ist nun in zwei Beispielen, in der Figur 4a und in der Figur 4b, dargestellt, wie zwei Rotorwellen, nämlich eine erste Rotorwelle 36 der ersten elektrischen Maschine 5 und eine dritte Rotorwelle 37 der dritten elektrischen Maschine 8, in einem zwischen den beiden elektrischen Maschinen 5, 8 gelegenen axialen Bereich 16 gegeneinander gelagert sein können. Der zwischen den beiden elektrischen Maschinen 5, 8 gelegene axiale Bereich 16 ist in Figur 2 dargestellt.

Vorzugsweise sind die beiden Rotorwellen 36, 37 des ersten Rotors 6 und des dritten Rotors 9 in dem zwischen den beiden elektrischen Maschinen gelegenen axialen Bereich 16 ausschließlich gegen einander und nicht gegenüber dem Gehäuse 31 gelagert.

Eine Lagerung gemäß der Figur 4a sieht dabei eine Hülse 38 vor, in welcher die Enden beider Rotorwellen 36, 37 über eine Lagervorrichtung 39 gelagert sind. Die Enden der Rotorwellen 36 sind dabei radial innerhalb der Lagervorrichtung 39 angeordnet, und die Lagervorrichtung 39 ist radial innerhalb der Hülse 38 angeordnet. Die Lagervorrichtung 39 weist vorzugsweise zwei einzelne Lager auf.

Eine Alternative gemäß Figur 4b sieht vor, dass eine der Rotorwellen, hier die dritte Rotorwelle 37, zumindest an ihrem Ende als Hohlwelle ausgebildet ist und über eine alternative Lagervorrichtung 40 innerhalb dieser Hohlwelle die erste Rotorwelle 36 aufnimmt, so dass die erste Rotorwelle 36 radial innerhalb der alternativen Lagervorrichtung 40 angeordnet ist und die alternative Lagervorrichtung 40 radial innerhalb des Hohlwellenendes der dritten Rotorwelle 37 angeordnet ist. Hierdurch kann auf die Hülse 38 als eigenständiges Bauteil verzichtet werden.

In der Darstellung der Figur 5 ist nun eine im Vergleich zu der Figur 3 alternative mögliche Ausgestaltung der elektrisch angetriebenen Hinterachse, hier mit 3a bezeichnet, zu erkennen. Der Aufbau entspricht im Wesentlichen dem in Figur 3, sodass alle bereits aus Figur 3 bekannten Bauteile mit demselben Bezugszeichen versehen sind. Daher wird nachfolgend lediglich auf die Unterschiede näher eingegangen.

Ein erster Unterschied besteht darin, dass die erste schaltbare Freilaufkupplung 13 und die zweite schaltbare Freilaufkupplung 14 verlagert werden. Die Ausgangswellen 32, 33 der Planetenübersetzungsstufen 11 , 12 sind hier permanent mit den angetriebenen Rädern 7, 10 bzw. ihren Achsen gekoppelt. Die schaltbaren Freiläufe 13, 14 befinden sich nun zwischen dem jeweiligen Hohlrad 29, 30 der jeweiligen Planetenübersetzungsstufe 11, 12 und dem gemeinsamen Gehäuse 31. Bei dieser Anordnung der schaltbaren Freiläufe 13, 14 entstehen bei Fahrt mit offenen Freilaufkupplungen 13, 14 zwar etwas höhere Verluste, allerdings ist eine Zuschaltbarkeit der Freiläufe 13, 14 verbessert, da beim Zuschalten geringere Momente auftreten. Diese in Figur 5 gezeigte Anordnung der Freiläufe 13, 14 kann ohne weiteres auch bei der ansonsten unveränderten Lösung der Figur 3 angewandt werden. Bei dieser Anordnung des ersten schaltbaren Freilaufes 13 ist eine erste Kupplungshälfte des schaltbaren Freilaufes 13 drehfest mit dem Gehäuse 31 verbunden, und eine zweite Kupplungshälfte des schaltbaren Freilaufes 13 ist drehfest mit dem ersten Hohlrad 29 verbunden. Der zweite schaltbare Freilauf 14 ist analog zwischen dem Gehäuse 31 und dem zweiten Hohlrad 30 angeordnet.

Ein weiterer Unterschied zwischen der Ausgestaltung der Figur 5 und derjenigen der Figur 3 besteht darin, dass zwischen dem ersten Rotor 6 und dem dritten Rotor 9 ein Überlagerungsgetriebe 41 mit einer ersten Antriebswelle 42, einer zweiten Antriebswelle 43, einer ersten Abtriebswelle 44 und einer zweiten Abtriebswelle 45 vorgesehen ist, wobei der erste Rotor 6 mit der ersten Antriebswelle 42 drehfest verbunden ist und wobei der dritte Rotor 9 drehfest mit der zweiten Antriebswelle 43 verbunden ist. Die erste Abtriebswelle 44 ist ihrerseits drehfest mit der ersten Eingangswelle 25 der ersten Planetenübersetzungsstufe 11 verbunden, die zweite Abtriebswelle 45 ist drehfest mit der zweiten Eingangswelle 26 der zweiten Planetenübersetzungsstufe 12 verbunden. In der Ausgestaltung der Figur 5 ist das Überlagerungsgetriebe 41 axial zwischen den beiden elektrischen Maschinen 5, 8 angeordnet. Es ist aber auch möglich, das Überlagerungsgetriebe 41 axial neben den beiden elektrischen Maschinen 5, 8 anzuordnen, wobei eine der beiden Rotorwellen 36, 37 der Hinterachse 3a dann radial innerhalb der anderen der beiden Rotorwellen 36, 37 verlaufen würde.

Ansonsten entspricht der Aufbau der Ausgestaltung der Figur 5 weitgehend dem in Figur 3 beschriebenen Aufbau, wobei die beiden schaltbaren Freiläufe 13, 14 auch beim Aufbau gemäß Figur 5 in den Bereich der Ausgangswellen 32, 33 der Planetenübersetzungsstufen 11, 12 (analog dem Aufbau gemäß Figur 3) verlagert werden könnten.

In der Darstellung der Figur 6 sind nun in der Figur 6a und in der Figur 6b zwei mögliche alternative Ausführungsformen für die elektrisch angetriebene Vorderachse 2 dargestellt. In der Darstellung der Figur 6a ist die elektrisch angetriebene Vorderachse 2 so ausgebildet, dass die zweite elektrische Maschine 17 mit dem zweiten Rotor 18 in axialer Richtung zentral angeordnet ist. Das zweite Achsgetriebe 67 ist als Differentialgetriebe ausgebildet, welches durch den zweiten Rotor 18 der zweiten elektrischen Maschine 17 angetrieben wird. Insbesondere kann eine Eingangswelle des zweiten Achsgetriebes 67 drehtest mit dem zweiten Rotor 18 gekoppelt sein. Die Eingangswelle des zweiten Achsgetriebes 67 kann zum Beispiel als ein Differentialkäfig eines Kegelraddifferentials ausgebildet sein. Die Ausgangswellen des zweiten Achsgetriebes 67 bilden jeweils Eingangswellen, nämlich eine dritte Eingangswelle 46 einer dritten Planetenübersetzungsstufe 48 einerseits und eine vierte Eingangswelle 47 einer vierten Planetenübersetzungsstufe 49 andererseits.

Ähnlich wie zuvor bei der elektrisch angetriebenen Hinterachse 3 beschrieben, können diese Eingangswellen 46, 47 mit Sonnenrädern, nämlich einem dritten Sonnenrad 50 der dritten Planetenübersetzungsstufe 48 und einem vierten Sonnenrad 51 der vierten Planetenübersetzungsstufen 49, gekoppelt sein. Hohlräder, nämlich ein drittes Hohlrad 52 und ein viertes Hohlrad 53, der beiden Planetenübersetzungsstufen 48, 49 sind wiederum gegenüber einem weiteren Gehäuse 54 festgehalten.

Jeweils Planetenradträger der jeweils umlaufenden Planeten 66, 67 bilden eine dritte Ausgangswelle 55 der dritten Planetenübersetzungsstufe 48 und eine vierte Ausgangswelle 56 der vierten Planetenübersetzungsstufen 49 und treiben jeweils eines der beiden Vorderräder 20, 21 an, welche analog zu den vorherigen Darstellungen auch hier wieder lediglich durch die zu ihnen weisenden Pfeile entsprechend angedeutet sind.

Die beiden Planetenübersetzungsstufen 48, 49, das zweite Achsgetriebe 67 und die zweite elektrische Maschine 17 können dabei bevorzugt wieder koaxial zu ihrer Drehachse des Aufbaus angeordnet sein, wobei hier ebenso wie bei den Figuren 3 und 5 lediglich die obere Hälfte des um die Drehachse rotationssymmetrischen Aufbaus entsprechend dargestellt ist. Die Reihenfolge in axialer Richtung ist dabei insbesondere so, dass auf das erste angetriebene Vorderrad 20 die dritte Planetenübersetzungsstufe 48, das zweite Achsgetriebe 67, die vierte Planetenübersetzungsstufe 49 sowie das zweite angetriebene Vorderrad 21 folgen. Die zweite elektrische Maschine 17 umgibt das zweite Achsgetriebe 67, so dass das zweite Achsgetriebe 67 koaxial zu sowie axial überlappend und radial innerhalb der zweiten elektrischen Maschine 17 angeordnet ist.

In der Figur 6b ist ein alternativer Aufbau für die Vorderachse 2 gezeigt, bei welchem die zweite elektrische Maschine 17 bzw. der zweite Rotor 18 zunächst in eine weitere Planetenübersetzungsstufe 57 Drehmoment einleitet. Die weitere Planetenübersetzungsstufe 57 ist in dem hier dargestellten Beispiel so aufgebaut, dass der zweite Rotor 18 drehfest mit ihrer Eingangswelle, hier in Form eines fünften Sonnenrades 58 verbunden ist, während ein fünftes Hohlrad 59 der weiteren Planetenübersetzungsstufe 57 drehfest mit dem weiteren Gehäuse 54 verbunden ist. Die Ausgangswelle dieser weiteren Planetenübersetzungsstufe 57 bildet wiederum ein Planetenradträger 60 für fünfte Planetenräder 61. Dieser Planetenradträger 60 ist mit einem sechsten Hohlrad 62 eines Planetendifferentials als zweites Achsgetriebe 67a verbunden, welches über einen Doppelplanetenträger 63 das erste angetriebene Vorderrad 20 und über ein sechstes Sonnenrad 64 das zweite angetriebene Vorderrad 21 treibt.

Ergänzend ist in der Darstellung der Figur 6b eine Parksperre 65 zu erkennen. Diese Parksperre 65 ist zwischen der weiteren Planetenübersetzungsstufe 57 und dem zweiten Achsgetriebe 67a angeordnet und dient dazu, im geparkten Zustand des Kraftfahrzeugs 1 den Antrieb festzusetzen. In diesem Fall, in dem der Planetenradträger 60 über die Parksperre 65 in einem geschlossenen Zustand der Parksperre 65 mit dem weiteren Gehäuse 54 drehfest verbunden wird. Eine solche Parksperre 65 wäre prinzipiell auch bei dem in Figur 6a gezeigten Aufbau denkbar, beispielsweise zwischen dem zweiten Achsgetriebe 67a und der dritten Planetenübersetzungsstufe 48 oder auch alternativ (oder ergänzend) hierzu zwischen dem zweiten Achsgetriebe 67a und der vierten Planetenübersetzungsstufe 49. In einer Gesamtsystembetrachtung des elektrischen Antriebssystems 100, 100a ist es vorteilhaft, die Parksperre 65 in die elektrisch angetriebene Vorderachse 2, 2a zu integrieren und nicht in die elektrisch angetriebene Hinterachse 3, 3a, da die elektrisch angetriebene Vorderachse 2, 2a in diesem Gesamtsystem vergleichsweise mehr Platz bietet und weil eine derart ausgebildete elektrisch angetriebene Vorderachse 2, 2a als Modul auch in anderen denkbaren Gesamtsystemen einsetzbar wäre.

Vorteilhaft kann mit dem Gesamtsystem des elektrischen Antriebssystems 100, 100a ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug derart betrieben werden, dass bei einem Wechsel von einem Vorwärts-Zugbetrieb zu einem Vorwärts-Schubbetrieb der ersten elektrischen Maschine 5 mittels des ersten Aktors 13a die drehmomentübertragende Kopplung des ersten Rotors 6 mit dem ersten Hinterrad 7 und/oder dem zweiten Hinterrad 10 mittels der Einwirkung des ersten Aktors 13a hergestellt wird, wenn unmittelbar vor dem genannten Wechsel eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges größer als ein Geschwindigkeitsschwellwert ist und wenn keine von einem Fahrer des Kraftfahrzeuges wählbare sportliche Betriebsweise des Kraftfahrzeuges eingestellt ist und wenn ein Ladungsgehalt der Batterie 4 kleiner als ein Ladungsgehaltschwellwert ist. Mit der Einwirkung des ersten Aktors 13a ist wie oben schon beschrieben zum Beispiel ein Positionswechsel eines Hydraulischen oder pneumatischen Kolbens oder eines Stellmotors des ersten Aktors 13a gemeint. Der Geschwindigkeitsschwellwert kann vorteilhaft in einem Bereich von 100 km/h liegen. Der Ladungsgehaltschwellwert kann vorteilhaft in einem Bereich von 90 % bezogen auf eine Gesamt-Ladekapazität der Batterie 4 liegen.

Bezugszeichenliste

1 Kraftfahrzeug

2, 2a Vorderachse

3 Hinterachse

4 Batterie

5 Erste Elektrische Maschine

6 Erster Rotor

7 Erstes Hinterrad

8 Dritte elektrische Maschine

9 Dritter Rotor

10 Zweites Hinterrad

11 Erste Planetenübersetzungsstufe

12 Zweite Planetenübersetzungsstufe

13 Erste schaltbare Freilaufkupplung

13a Erster Aktor

14 Zweite schaltbare Freilaufkupplung

14a Zweiter Aktor

15 Leistungselektronik

16 Axialer Bereich

17 Zweite elektrische Maschine

18 Zweiter Rotor

20 Erstes Vorderrad

21 Zweites Vorderrad

22 Dritte Planetenübersetzungsstufe

23 Vierte Planetenübersetzungsstufe

24 Leistungselektronik

25 Erste Eingangswelle

26 Zweite Eingangswelle

27 Erstes Sonnenrad

28 Zweites Sonnenrad

29 Erstes Hohlrad

30 zweites Hohlrad

31 Gehäuse Erste Ausgangswelle

Zweite Ausgangswelle

Erste Planetenräder

Zweite Planetenräder

Erste Rotorwelle

Zweite Rotorwelle

Hülse

Lagervorrichtung

Alternative Lagervorrichtung

Überlagerungsgetriebe

Erste Antriebswelle

Zweite Antriebswelle

Erste Abtriebswelle

Zweite Abtriebswelle

Dritte Eingangswelle

Vierte Eingangswelle

Dritte Planentenübersetzungsstufe

Vierte Planetenübersetzungsstufe

Drittes Sonnenrad

Viertes Sonnenrad

Drittes Hohlrad

Viertes Hohlrad

Weiteres Gehäuse

Dritte Ausgangswelle

Vierte Ausgangswelle

Weitere Planetenübersetzungsstufe

Fünftes Sonnenrad

Fünftes Hohlrad

Planetenradträger

Fünfte Planetenräder

Sechstes Hohlrad

Doppelplanetenträger

Sechstes Sonnenrad

Parksperre

Erstes Achsgetriebe 67, 67a Zweites Achsgetriebe

100, 100a Elektrisches Antriebssystem