DE102009051124B4

DE102009051124B4 - Antriebssystem für ein Elektroradfahrzeug

Info

Publication number: DE102009051124B4
Application number: DE102009051124.5A
Authority: DE
Inventors: Dr. Smetana Tomas
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2029-10-29
Also published as: DE102009051124A1

Abstract

Antriebssystem (2) für ein Elektroradfahrzeug (1), welches zwei Motoren (10) mit je einer Rotorwelle (11) umfasst, wobei die Rotorwellen (11) parallel zu einer Längsrichtung (3) des Elektroradfahrzeugs (1) orientiert sind, jeder Motor (10) vorgesehen ist, zwei Räder (17) auf entweder einer ersten Seite (5) oder einer zweiten Seite (6) bezüglich einer in der Längsrichtung (3) verlaufenden Mittellinie (4) des Elektroradfahrzeugs (1) anzutreiben, und jedem Motor (10) eine Differenzialgetriebeeinheit (13) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Motor (10) ein Zusatzmotor (14), durch welchen die Verteilung eines Drehmoments auf die von dem jeweiligen Motor (10) angetriebenen Räder (17) steuerbar ist, beigeordnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein System zum Antrieb eines Elektroradfahrzeugs mit zwei Motoren. Im Besonderen sind die zwei Motoren mit einer jeweiligen Rotorwelle in Längsrichtung des Elektroradfahrzeugs orientiert und treiben Räder auf jeweils nur einer Seite des Elektroradfahrzeugs an.
Hintergrund der Erfindung
Die europäische Patentschrift EP 1 031 452 B1 beschreibt eine Antriebseinheit für elektrisch angetriebene Erdbewegungsfahrzeuge und landwirtschaftliche Fahrzeuge mit Vierradantrieb, welche ein Tragwerk sowie einen elektrischen Antrieb zum Antrieb der Räder des Fahrzeugs umfasst. Die Antriebseinheit umfasst eine Getriebe-Reduzier- und -Verteilereinheit, welche in einem Gehäuse eingebaut ist, welches fest mit dem Tragwerk verbunden ist, wenigstens zwei Elektromotoren, deren Körper an dem Gehäuse befestigt sind, eine vordere Längsverteilerwelle und eine hintere Längsverteilerwelle, welche aus dem Gehäuse hervorragen, zwei Differenziale, welche an den Enden der Verteilerwellen angebracht sind, und von welchen die Vorderachse bzw. Hinterachse für jeweilige Paare von Antriebsrädern herausragen, wobei wenigstens eine der Achsen mit Lenkelementen versehen ist, und eine Einrichtung für eine schwingende Lagerung der Vorderachse, die in einem nach unten gerichteten Bereich an einem vorderen Ende des Tragwerks befestigt ist.
Die internationale Anmeldung WO 2006/093 595 A1 offenbart ein mehrere Motoren umfassendes Antriebssystem für eine Arbeitsmaschine, welches über ein erstes Traktionsmittel und ein zweites Traktionsmittel verfügt, welche im Wesentlichen transversal zur hauptsächlichen Fortbewegungsrichtung der Arbeitsmaschine angeordnet sind. Das Antriebssystem umfasst ebenso eine erste Antriebsgruppenkraftübertragungsvorrichtung, welche das erste Traktionsmittel und das zweite Traktionsmittel verbindet. Das Antriebssystem kann ferner ein drittes Traktionsmittel und ein viertes Traktionsmittel umfassen, welche im Wesentlichen transversal zur hauptsächlichen Fortbewegungsrichtung der Arbeitsmaschine angeordnet sind. Darüberhinaus umfasst das Antriebssystem eine zweite Antriebsgruppenkraftübertragungsvorrichtung, welche das dritte Traktionsmittel und das vierte Traktionsmittel verbindet. Zusätzlich ist im Antriebssystem eine Intergruppenkraftübertragungsvorrichtung vorgesehen, welche die erste Antriebsgruppenkraftübertragungsvorrichtung mit der zweiten Antriebsgruppenkraftübertragungsvorrichtung verbindet. Ein erster Antriebsmotor wirkt mit der ersten Antriebsgruppenkraftübertragungsvorrichtung zusammen, getrennt von der Intergruppenkraftübertragungsvorrichtung. Ferner kann das Antriebssystem einen zweiten Antriebsmotor umfassen, welcher mit der zweiten Antriebsgruppenkraftübertragungsvorrichtung zusammenwirkt, getrennt von der Intergruppenkraftübertragungsvorrichtung.
Das Patent US 6 427 797 B1 offenbart eine Kraftübertragungsvorrichtung eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, welche zwei Vorderräder, zwei Hinterräder, und zwei Getriebe umfasst, wobei ein Getriebe zwischen den beiden Vorderrädern und ein Getriebe zwischen den Hinterrädern angebracht ist. Die Kraftübertragungsvorrichtung umfasst ferner einen Motor zwischen den beiden Getrieben. Der Motor verfügt über eine Antriebswelle mit zwei beabstandeten Enden, wobei jedes Ende mit einem Differenzial im jeweiligen Getriebe über eine Kupplung verbunden ist, so dass ein Vierradkraftübertragungsmechanismus ausgebildet ist.
Die Offenlegungsschrift DE 103 43 554 A1 offenbart ein elektrisches Antriebssystem. Das elektrische Antriebssystem weist ein erstes Ausgangsglied, ein zweites Ausgangsglied und einen Elektromotor auf, der eine Ausgangswelle mit einer Drehachse aufweist. Die Ausgangswelle ist betriebsmäßig in Eingriff mit den ersten und zweiten Ausgangsgliedern, um die ersten und zweiten Ausgangsglieder zu drehen. Ein Differenziallenksystem ist zwischen dem Elektromotor und den ersten und zweiten Ausgangsgliedern angeordnet. Das Differenziallenksystem weist mindesten eine Planetengetriebeanordnung auf, die eine Drehachse hat, die im Wesentlichen mit der Drehachse der Ausgangswelle ausgerichtet ist. Ein Lenkmotor ist betriebsmäßig mit mindestens einer Planetengetriebeanordnung in Eingriff und ist betreibbar, um die Drehzahl der mindestens einen Planetengetriebeanordnung zu modifizieren, um dadurch die Drehzahl der ersten und zweiten Ausgangsglieder relativ zum anderen der ersten und zweiten Ausgangsglieder einzustellen.
Die Offenlegungsschrift EP 1 008 481 A1 beschreibt ein Kraftübertragungssystem mit einem Kraftverteiler zwischen Anordnungen aus einem oder mehreren Rädern, der zumindest eine Welle mit einem Sperrdifferenzial und einen hydraulischen Motor für jede Radanordnung umfasst, welcher über eine Kupplung mit der Welle verbunden ist. Die Motoren werden durch eine hydraulische Pumpe gespeist, welche durch einen Verbrennungsmotor über ein Verteilergehäuse angetrieben wird.
Die britische Veröffentlichung GB 2 354 496 A offenbart ein Hybridfahrzeug, in welchem vier Elektromotoren zum Antrieb jeweils eines Rades des Hybridfahrzeugs vorgesehen sind. Ein Verbrennungsmotor treibt einen Generator an, die vom Generator bereitgestellte elektrische Energie wird in einer Batterie gespeichert, aus der die vier Elektromotoren gespeist werden. Jeweils zwei der Elektromotoren sind auf einer Seite des Hybridfahrzeugs angeordnet und treiben Räder auf der jeweiligen Seite des Hybridfahrzeugs an. Zum Antrieb eines jeweiligen Rades treibt ein Elektromotor eine Welle, welche in Längsrichtung des Hybridfahrzeugs orientiert ist.
Eine grundsätzliche Möglichkeit, ein Antriebssystem für ein Elektroradfahrzeug zu realisieren, bei welchem der Antrieb radindividuell steuerbar ist, besteht in Gestalt von Radnabenmotoren. Dadurch wird im Fahrzeug selbst kein Platz durch die Motoren beansprucht. Jedoch bedeutet ein Radnabenmotor eine unvorteilhaft große ungefederte Masse an jedem angetriebenen Rad.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Antriebssystem für ein Elektroradfahrzeug so zu gestalten, dass der Antrieb einzelner Räder des Elektroradfahrzeugs individuell steuerbar und dabei das Antriebssystem platzsparend im Elektroradfahrzeug verbaubar ist.
Die obige Aufgabe wird durch ein Antriebssystem gelöst, welches die Merkmale im Anspruch 1 umfasst.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem für ein Elektroradfahrzeug umfasst zwei Motoren, welche mit ihren jeweiligen Rotorwellen in einer Längsrichtung des Elektroradfahrzeugs orientiert sind. Jeder Motor treibt zwei Räder des Elektroradfahrzeugs an, jedoch jeder Motor jeweils nur Räder auf bezüglich einer in der Längsrichtung verlaufenden Mittellinie des Elektroradfahrzeugs ersten oder zweiten Seite des Elektroradfahrzeugs. Jedem Motor ist eine Differenzialgetriebeeinheit zugeordnet. Erfindungsgemäß ist jedem Motor ein Zusatzmotor, durch welchen die Verteilung eines Drehmoments auf die von dem jeweiligen Motor angetriebenen Räder steuerbar ist, beigeordnet. Bevorzugt sind die Motoren rohrförmig ausgeführt, so dass das Verhältnis der Motorabmessung in der Längsrichtung des Elektroradfahrzeugs und zugleich der Richtung der Rotorwelle des jeweiligen Motors zur Motorabmessung in einer lateralen Richtung deutlich größer als Eins ist. Es ist dadurch im Elektroradfahrzeug ein freier Bereich ausgebildet, welcher in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zur Aufnahme eines Energiespeichermittels vorgesehen ist. In diesem Falle ist das Energiespeichermittel durch die vorteilhafte rohrförmige Ausbildung der Motoren leicht zugänglich und einfach austauschbar, etwa zum Zwecke der Wartung. In einer Ausführungsform der Erfindung ist auf der ersten Seite und auf der zweiten Seite des Elektroradfahrzeugs jeweils einer der Motoren angeordnet und jeweils so von der in der Längsrichtung verlaufenden Mittellinie des Elektroradfahrzeugs in der lateralen Richtung beabstandet, dass der freie Bereich zwischen den Motoren ausgebildet ist; hierbei treibt jeder Motor nur Räder auf entweder der ersten oder der zweiten Seite des Elektroradfahrzeugs, auf der er sich jeweils befindet, an. Dadurch wird im Bereich um die Mittellinie zwischen den Motoren kein Getriebe benötigt, in diesem Bereich steht somit Platz für andere Verwendungen zur Verfügung. Die Ausführung der Motoren mit einem im Vergleich zu ihrer Abmessung in der Längsrichtung geringen Durchmesser ermöglicht es, die Motoren im Bereich des Fahrwerks des Elektroradfahrzeugs anzuordnen, so dass eine Luftkühlung der Motoren zusätzlich zu einer vorgesehenen Wasserkühlung erfolgt. Das Antriebssystem nach der Erfindung kann als Allradantrieb eines Elektroradfahrzeugs ausgeführt sein. Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern.
1 zeigt eine Ausführung eines Antriebssystems als Heckantrieb eines Elektroradfahrzeugs.
2 zeigt eine Ausführung des erfindungsgemäßen Antriebssystems als Allradantrieb eines Elektroradfahrzeugs mit Zusatzmotoren zur Verteilung des Drehmoments auf die jeweils angetriebenen Räder.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber in den einzelnen Figuren nur Bezugszeichen dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet sein kann. Sie stellen keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.
1 zeigt eine Ausführungsform eines Antriebssystems 2 als Heckantrieb eines Elektroradfahrzeugs 1. Das Antriebssystem 2 umfasst zwei Motoren 10, welche mit ihren Rotorwellen 11 entlang einer Längsrichtung 3 des Elektroradfahrzeugs 1 orientiert sind. Bezüglich einer in der Längsrichtung 3 verlaufenden Mittellinie 4 des Elektroradfahrzeugs 1 befindet sich ein Motor 10 auf einer ersten Seite 5 des Elektroradfahrzeugs 1 und ein Motor 10 auf einer zweiten Seite 6 des Elektroradfahrzeugs 1. Die Motoren 10 sind von der Mittellinie 4 in einer lateralen Richtung 9 beabstandet, zwischen ihnen ist ein freier Bereich 7 ausgebildet. Durch jeden Motor 10 ist über eine Getriebestufe 12, eine Antriebsachse 15 und eine weitere Getriebestufe 16 ein Rad 17 antreibbar, welches auf der ersten Seite 5 oder der zweiten Seite 6, auf der sich der jeweilige Motor 10 befindet, angeordnet ist. Der freie Bereich 7 ist zur Aufnahme eines Energiespeichermittels 20, sowie von Umrichtern 21 und einer Steuereinheit 23 vorgesehen. Die Elektrizitätsversorgung der Motoren 10 ist durch das Energiespeichermittel 20 und die Umrichter 21 gebildet. Durch die Motorensteuerung 23 ist die Wirkung einer Differenzialgetriebeeinheit emulierbar. Werden die Motoren 10 insbesondere im Bereich des Fahrwerks 8 angeordnet, so ist eine Luftkühlung der Motoren 10 möglich.
2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems 2 als Allradantrieb eines Elektroradfahrzeugs 1. In der gezeigten Ausprägung umfasst das Antriebssystem 2 zwei Motoren 10, welche mit ihren Rotorwellen 11 entlang einer Längsrichtung 3 des Elektroradfahrzeugs 1 orientiert sind. Bezüglich einer in der Längsrichtung 3 verlaufenden Mittellinie 4 des Elektroradfahrzeugs 1 befindet sich ein Motor 10 auf einer ersten Seite 5 des Elektroradfahrzeugs 1 und ein Motor 10 auf einer zweiten Seite 6 des Elektroradfahrzeugs 1. Die Motoren 10 sind von der Mittellinie 4 in einer lateralen Richtung 9 beabstandet, zwischen ihnen ist ein freier Bereich 7 ausgebildet. Durch jeden Motor 10 sind über eine Getriebestufe 12, eine Differenzialgetriebeeinheit 13, Antriebs-achsen 15 und eine weitere Getriebestufe 16 jeweils zwei Räder 17 auf der ersten Seite 5 oder der zweiten Seite 6 des Elektroradfahrzeugs 1, auf der sich der jeweilige Motor 10 befindet, antreibbar. Jedem Motor 10 ist ein Zusatzmotor 14 beigeordnet, durch welchen die Verteilung eines Drehmomentes auf die beiden jeweils von einem Motor 10 angetriebenen Räder 17 steuerbar ist. Der freie Bereich 7 ist zur Aufnahme eines Energiespeichermittels 20, von Umrichtern 21 und 22 sowie einer Steuereinheit 23 vorgesehen. Die Elektrizitätsversorgung der Motoren 10 ist durch das Energiespeichermittel 20 und die Umrichter 21 gebildet. Die Elektrizitätsversorgung der Zusatzmotoren 14 ist durch das Energiespeichermittel 20 und die Umrichter 22 gebildet. Durch die Steuereinheit 23 sind in dieser Ausführungsform der Erfindung sowohl die Motoren 10 als auch die Zusatzmotoren 14 steuerbar. Werden die Motoren 10 und die Zusatzmotoren 14 insbesondere im Bereich des Fahrwerks 8 angeordnet, so ist eine Luftkühlung der Motoren 10 und der Zusatzmotoren 14 möglich.

Claims

Antriebssystem (2) für ein Elektroradfahrzeug (1), welches zwei Motoren (10) mit je einer Rotorwelle (11) umfasst, wobei die Rotorwellen (11) parallel zu einer Längsrichtung (3) des Elektroradfahrzeugs (1) orientiert sind, jeder Motor (10) vorgesehen ist, zwei Räder (17) auf entweder einer ersten Seite (5) oder einer zweiten Seite (6) bezüglich einer in der Längsrichtung (3) verlaufenden Mittellinie (4) des Elektroradfahrzeugs (1) anzutreiben, und jedem Motor (10) eine Differenzialgetriebeeinheit (13) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Motor (10) ein Zusatzmotor (14), durch welchen die Verteilung eines Drehmoments auf die von dem jeweiligen Motor (10) angetriebenen Räder (17) steuerbar ist, beigeordnet ist.
Antriebssystem (2) nach Anspruch 1, wobei die Motoren (10) rohrförmig ausgeführt sind, so dass das Verhältnis zwischen ihrer Abmessung in der Längsrichtung (3) des Elektroradfahrzeugs (1) und ihrer Abmessung in einer lateralen Richtung (9) deutlich größer als Eins ist, wodurch im Elektroradfahrzeug (1) ein freier Bereich (7) ausgebildet ist.
Antriebssystem (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei auf der ersten Seite (5) und auf der zweiten Seite (6) des Elektroradfahrzeugs (1) jeweils einer der Motoren (10) und jeder der Motoren (10) in einer lateralen Richtung (9) von der Mittellinie (4) beabstandet angeordnet ist, und der Motor (10) auf der ersten Seite (5) zum Antrieb der zwei Räder auf der ersten Seite (5), und der Motor auf der zweiten Seite (6) zum Antrieb der zwei Räder auf der zweiten Seite (6) vorgesehen ist.
Antriebssystem (2) nach Anspruch 2, wobei der freie Bereich (7) zur Aufnahme eines Energiespeichermittels (20) vorgesehen und das Energiespeichermittel (20) auf Grund des freien Bereichs (7) leicht zugänglich und einfach auswechselbar ist.
Antriebssystem (2) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Motoren (10) im Bereich des Fahrwerks (8) angeordnet sind.
Antriebssystem (2) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Antriebssystem (2) als Allradantrieb ausgeführt ist.