DE102008042051A1 - Device and method for operating a drive with an electrically driven axle - Google Patents

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DE102008042051A
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Uwe Tellermann
Kaspar Schmoll Genannt Eisenwerth
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Vorrichtung und Verfahren für ein Fahrzeug, welches eine elektrische Maschine (103) und eine von dieser elektrischen Maschine (103) antreibbare Achse (101) aufweist. Zwischen der antreibbaren Achse (101) ist eine trennbare mechanische Kopplung vorgesehen. Diese Kopplung ist als schaltbarer Freilauf (102) ausgebildet.Device and method for a vehicle, which has an electric machine (103) and an axle (101) which can be driven by this electric machine (103). Between the drivable axle (101) a separable mechanical coupling is provided. This coupling is designed as a switchable freewheel (102).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebes mit einer elektrisch antreibbaren Achse, beispielsweise in einem Hybridfahrzeug. Fahrzeuge mit einer hybriden Antriebsstruktur weisen mindestens zwei Antriebsaggregate auf. Meist sind dies ein Verbrennungsmotor und mindestens ein Elektromotor. Aber auch der Einsatz anderer Antriebsaggregate, wie beispielweise Hydraulikmotoren, ist möglich. So kann das Antriebsmoment während des Fahrbetriebes des Hybridfahrzeuges von beiden Antriebsaggregaten oder auch nur von einem einzelnen aufgebracht werden. Aus der EP 0 224 144 A1 ist ein Fahrzeug bekannt, welches eine herkömmliche, durch ein Verbrennungsmotor antreibbare, Hauptantriebsachse aufweist. Bei erhöhtem Schlupf der Räder der Hauptantriebsachse können die Räder einer zuschaltbaren Antriebsachse mittels eines gesonderten Zusatzantriebaggregates, insbesondere eines Elektromotors, automatisch angetrieben werden.The invention relates to a device and a method for operating a drive with an electrically driven axle, for example in a hybrid vehicle. Vehicles with a hybrid drive structure have at least two drive units. Most of these are an internal combustion engine and at least one electric motor. But the use of other drive units, such as hydraulic motors, is possible. Thus, the drive torque can be applied during the driving operation of the hybrid vehicle from both drive units or even by a single. From the EP 0 224 144 A1 a vehicle is known, which has a conventional, driven by an internal combustion engine, main drive axle. With increased slip of the wheels of the main drive axle, the wheels of a shiftable drive axle by means of a separate auxiliary drive unit, in particular an electric motor, are automatically driven.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung für ein Fahrzeug welches eine elektrische Maschine und eine, von dieser elektrischen Maschine antreibbare Achse aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die trennbare mechanische Kopplung zwischen der antreibbaren Achse und der elektrischen Maschine als einfaches robustes mechanisches Bauteil ausgeführt ist. Diese trennbare mechanische Kopplung ist als schaltbarer Freilauf ausgeführt. Technischer Hintergrund dieser Ausgestaltung ist, dass die elektrische Maschine von der antreibbaren Achse ab getrennt werden kann. Die Trennung der elektrischen Maschine von der antreibbaren Achse erfolgt mittels des schaltbaren Freilaufs. Entweder ist dieser in Neutral Position, so dass weder ein Drehmoment von der antreibaren Achse auf die elektrische Maschine oder umgekehrt übertragen werden kann. Oder er befindet sich in einer der beiden Übertragungspositionen, in der ein Drehmoment von der antreibbaren Achse auf die elektrische Maschine oder umgekehrt übertragen wird. In diesem Fall werden die antreibende und die angetriebene Welle automatisch voneinander getrennt, sobald die angetriebene Welle eine höhere Drehzahl als die antreibende Welle aufweist. Eventuell notwendige Synchronisationen beim Wechseln der Übertragungspositionen werden mittels der elektrischen Maschine durchgeführt. Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass eine robuste, wartungs- und verschleißfreie und preisgünstige Bauart als Kupplung einsetzbar wird. In verschiedenen Fahrsituationen eines Hybridfahrzeugs ist es vorteilhaft, die elektrische Maschine von der Hinterachse zu trennen. Beispielsweise kann eine elektrische Maschine bei hohen Drehzahlen kein nennenswertes Drehmoment abgeben. Wenn zwischen elektrischer Maschine und der antreibbaren Achse kein Getriebe angeordnet ist, beispielweise aus Platz- oder Kostengründen, so ist es energetisch vorteilhaft, die elektrische Maschine bei hohen Drehzahlen der Antriebsachse abzukoppeln, um ein verlustbehaftetes Mitdrehen der elektrischen Maschine zu vermeiden. Aus dem gleichen Grund ist es vorteilhaft, beim freien Rollen des Fahrzeugs, die elektrische Maschine von der angetriebenen Achse zu trennen. Das freie Rollen des Fahrzeugs wird auch als Segeln bezeichnet.The Inventive device for a vehicle which is an electric machine and one of this electric Machine drivable axle, characterized in that that the separable mechanical coupling between the drivable Axis and electric machine as a simple robust mechanical Component is executed. This separable mechanical coupling is designed as a switchable freewheel. Technical background this configuration is that the electric machine of the can be separated from the drivable axle. The separation of the electric machine from the drivable axle by means of the switchable freewheel. Either this is in neutral position, so neither torque transmitted from the drive shaft to the electric machine or vice versa can be. Or he is in one of the two transfer positions, in which a torque from the drivable axle to the electrical Machine or vice versa. In this case The driving and driven shafts are automatically separated from each other disconnected once the driven shaft has a higher speed as the driving shaft. Any necessary synchronization when changing the transfer positions are using the electrical machine performed. Advantage of this Design is that a robust, maintenance and wear-free and inexpensive design is used as a coupling. In different driving situations of a hybrid vehicle, it is advantageous to disconnect the electric machine from the rear axle. For example an electric machine at high speeds is not worth mentioning Release torque. When between electric machine and the drivable Axis gearbox is not arranged, for example, from Platz- or Cost reasons, so it is energetically advantageous, the electrical Disconnect the machine at high speeds of the drive axle to to avoid lossy co-rotation of the electric machine. For the same reason, it is beneficial when free rolling the Vehicle, the electric machine from the driven axle to separate. The free rolling of the vehicle is also called sailing designated.

In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Trennung der elektrischen Maschine von der antreibbaren Achse mittels eines schaltbaren Freilaufes, dessen Sperrichtung ansteuerbar ist. Ein Freilauf ist dazu in der Lage, den Momentenfluss in eine Richtung zu gewähren und in entgegengesetzter Richtung zu sperren. Bei einem schaltbaren Freilauf lässt sich die Sperrrichtung ansteuern und damit beliebig wechseln. Technischer Hintergrund dieser Ausgestaltung ist, dass bei Beschleunigungsvorgängen des Fahrzeugs der Freilauf so geschaltet ist, dass ein Momentenfluss von der elektrischen Maschine auf die Achse möglich ist. Ist die elektrische Maschine bei steigender Drehzahl nicht mehr in der Lage, mehr Moment abzugeben, als für ihre eigene Beschleunigung notwendig ist, so würde sie über die sich drehende Antriebsachse beschleunigt werden. In diesem Moment löst der Freilauf und koppelt die elektrische Maschine ab, sodass kein Antriebsmoment von der sich drehenden Antriebsachse auf die elektrische Maschine übertragen wird. In diesem Fall kann die elektrische Maschine abgebremst werden. Insbesondere kann während des Abbremsvorganges deren Rotationsenergie rekuperiert werden. Bei Rekuperationsvorgängen des Fahrzeugs ist der Freilauf so geschaltet, dass ein Moment von der sich drehenden Antriebsachse in Richtung elektrische Maschine fließen kann. Um diesen Schaltvorgang ruckfrei vornehmen zu können, muss die elektrische Maschine auf eine Drehzahl gleich oder geringfügig über der Drehzahl der antreibbaren Achse beschleunigt werden, um den Freilauf einzuspuren. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass ein robustes wartungs- und verschleißfreies und preisgünstiges Maschinenelement als Kupplung einsetzbar wird. Die Ansteuerung beschränkt sich auf das steuerbare Umschalten der Freilaufrichtung. Eine aufwendige Momentenregelung einer Kupplung entfällt dadurch.In a development of the invention, the separation of the electrical Machine from the drivable axle by means of a switchable freewheel, whose blocking direction can be controlled. A freewheel is in the Able to grant the moment flow in one direction and to lock in the opposite direction. At a switchable Freewheel, the reverse direction can be controlled and thus change as desired. Technical background of this embodiment is that when accelerating the vehicle of the Freewheel is switched so that a moment flux of the electric Machine is possible on the axis. Is the electrical Machine no longer capable of increasing speed, more moment as necessary for their own acceleration is, so she would about the rotating drive axle be accelerated. At this moment, the freewheel releases and disconnects the electric machine, so no drive torque transferred from the rotating drive shaft to the electric machine becomes. In this case, the electric machine can be braked. In particular, during the braking process, its rotational energy be recuperated. During recuperation processes of the vehicle the freewheel is switched so that a moment of the rotating drive axle can flow towards the electrical machine. To this Switching operation without jerking, the electrical Machine at a speed equal to or slightly above the speed of the driven axle can be accelerated to the Freewheel einzuspuren. An advantage of this embodiment is that a robust maintenance and wear-free and inexpensive Machine element can be used as a coupling. The control limited on the controllable switching the freewheeling direction. An elaborate Torque control of a clutch is eliminated.

Das erfindungsgemäße Verfahren für ein Fahrzeug, welches eine elektrische Maschine und eine von dieser elektrischen Maschine antreibbare Achse aufweist, wobei eine trennbare mechanische Kopplung zwischen der antreibbaren Achse und der elektrischen Maschine vorgesehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Kopplung als schaltbarer Freilauf ausgebildet ist, und der schaltbare Freilauf in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Fahrzeuges angesteuert wird. Damit wird vorteilhaft ein ständiges Mitlaufen der elektrischen Maschine vermieden.The method according to the invention for a vehicle which has an electric machine and an axle which can be driven by this electric machine, wherein a separable mechanical coupling between the drivable axle and the electric machine is provided, is characterized in that the mechanical coupling is designed as a switchable freewheel , and the shaltba re freewheeling is controlled depending on the operating condition of the vehicle. This is advantageously avoided a constant running the electric machine.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens die Betriebszustände des Fahrzeugs „Beschleunigen” und „Rekuperieren” erkannt werden. Technischer Hintergrund dieser Ausgestaltung ist, dass der Beschleunigungsvorgang mittels der elektrischen Maschine unterstützt wird, insbesondere bei niedrigeren Drehzahlen der angetriebenen Achse. Während des Betriebszustandes „Rekuperieren”, wird ebenfalls die elektrische Maschine an die antreibbare Achse angekoppelt. Jedoch wird in diesem Fall ein Drehmoment der sich drehenden Achse auf die elektrische Maschine übertragen, welche somit Bewegungsenergie des Fahrzeugs rekuperieren kann. Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass die elektrische Maschine das Fahrzeug während des Betriebszustandes „Beschleunigen” effizient unterstützt und während des Betriebszustandes des Fahrzeuges „Rekuperieren” kinetische Energie des Fahrzeugs mittels der elektrischen Maschine in elektrische Energie umgewandelt wird.In a development of the invention is provided that at least the operating states of the vehicle "acceleration" and "recuperation" detected become. The technical background of this embodiment is that of Acceleration process supported by the electric machine is driven, especially at lower speeds of the driven Axis. During the operating state "recuperation", is also the electric machine to the driven axle coupled. However, in this case, a torque of the rotating Axis transferred to the electric machine, which thus Can recuperate kinetic energy of the vehicle. Advantage of this Embodiment is that the electric machine the vehicle during the operating state "accelerate" efficiently supported and during the operating state of the vehicle "Rekuperieren" kinetic energy of the vehicle by means of the electric machine into electrical energy is converted.

In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass während des Betriebszustandes des Fahrzeugs „Beschleunigen”, die Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufs derart angesteuert wird, dass eine Übertragung eines Drehmomentes von der elektrischen Maschine auf die antreibbare Achse möglich ist. Technischer Hintergrund dieser Ausgestaltung ist, dass der Beschleunigungsvorgang mittels der elektrischen Maschine unterstützt wird, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen der angetriebenen Achse. Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass die elektrische Maschine das Fahrzeug während des Betriebszustandes „Beschleunigen” effizient unterstützt.In A further development of the invention provides that during the operating state of the vehicle "accelerate", the reverse direction of the switchable freewheel is controlled in such a way that a transmission of torque from the electric Machine on the drivable axle is possible. technical Background of this embodiment is that the acceleration process means the electric machine is supported, in particular at low speeds of the driven axle. Advantage of this Embodiment is that the electric machine the vehicle during the operating state "accelerate" efficiently supported.

In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung wird, nach erfolgter Beschleunigung der antreibbaren Achse, die elektrische Maschine, durch Rekuperation der Rotationsenergie der elektrischen Maschine, abgebremst. Technischer Hintergrund und Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung ist, dass die kinetische Energie der auslaufenden elektrischen Maschine in elektrische Energie umgewandelt wird und nicht verloren geht. Die elektrische Energie kann einer Batterie oder anderen Verbrauchern über das Versorgungsnetz des Fahrzeugs zugeführt werden.In Another embodiment of the invention is, after successful Acceleration of the driven axle, the electric machine, by recuperation of the rotational energy of the electric machine, braked. Technical background and advantage of this embodiment The invention is that the kinetic energy of the expiring electric machine is converted into electrical energy and not lost. The electrical energy can be a battery or other consumers via the supply network of the Vehicle are supplied.

Eine weitere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass während des Betriebszustandes des Fahrzeugs „Rekuperieren”, die Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufs derart angesteuert wird, dass eine Übertragung eines Drehmomentes von der antreibbaren Achse auf die elektrische Maschine möglich ist. Technischer Hintergrund und Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass die kinetische Energie des Fahrzeugs während des Betriebszustandes des Fahrzeugs „Rekuperieren” mittels des schaltbaren Freilaufs durch die elektrische Maschine in elektrische Energie umgewandelt wird und nicht verloren geht. Die elektrische Energie kann einer Batterie oder anderen Verbrauchern über das Versorgungsnetz des Fahrzeugs zugeführt werden.A Further development of the invention provides that during the operating state of the vehicle "recuperation", the reverse direction of the switchable freewheel is controlled in such a way that a transmission of torque from the drivable Axis on the electric machine is possible. technical Background and advantage of this design is that the kinetic Energy of the vehicle during the operating state of the vehicle "Rekuperieren" means the switchable freewheel through the electric machine in electrical Energy is transformed and not lost. The electric Energy can go over to a battery or other consumers be supplied to the supply network of the vehicle.

Eine weitere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Ansteuerung der Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufes derart vorgenommen wird, dass die Be einflussung der Drehzahl der antreibbaren Achse minimal ist. Technischer Hintergrund dieser Ausgestaltung ist, dass die mechanische Kopplung während der Ansteuerung des schaltbaren Freilaufs nicht übermäßig stark mechanisch beansprucht wird. Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass der Fahrkomfort während der Ansteuerung des schaltbaren Freilaufs nicht beeinflusst wird.A Further development of the invention provides that the control the reverse direction of the switchable freewheel is made in such a way that the influence of the rotational speed of the drivable axle is minimal is. The technical background of this embodiment is that the mechanical coupling during activation of the switchable Freewheel not overly stressed mechanically becomes. Advantage of this design is that the ride comfort during the control of the switchable freewheel is not affected.

In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine vor der Ansteuerung der Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufes ein wenig unter, auf oder ein wenig über die Geschwindigkeit der antreibbaren Achse beschleunigt wird. Technischer Hintergrund dieser Ausgestaltung ist, dass dadurch ein sanftes Einkuppeln des schaltbaren Freilaufs ermöglicht wird. Dabei wird entweder die elektrische Maschine auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, die ein wenig über der Geschwindigkeit der antreibbaren Achse liegt oder die ein wenig unter der Geschwindigkeit der antreibbaren Achse liegt. Anschließend wird die Geschwindigkeit der elektrischen Maschine der Geschwindigkeit der antreibbaren Achse weiter angenähert. Bei der Ansteuerung der Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufs für den Betriebszustand des Fahrzeugs „Beschleunigen” wird zunächst die elektrische Maschine auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, die ein wenig unter der Geschwindigkeit der antreibbaren Achse liegt. Bei der Ansteuerung der Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufs für den Betriebszustand des Fahrzeugs „Rekuperieren” wird zunächst die elektrische Maschine auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, die ein wenig über der Geschwindigkeit der antreibbaren Achse liegt. Vorteil dieser Ausgestaltung sind eine geringe mechanische Belastung des schaltbaren Freilaufs sowie ein erhöhter Komfort während der Ansteuerung des schaltbaren Freilaufs.In A further development of the invention provides that the electric machine before the control of the reverse direction of switchable freewheel a little under, on or a little over the speed of the driven axle is accelerated. technical Background of this embodiment is that thereby a gentle engagement of the switchable freewheel is enabled. It will either the electrical machine accelerates to a speed which is a little above the speed of the drivable ones Axis is or is a bit below the speed of the drivable Axis is. Subsequently, the speed of the Driveable axis speed electric machine further approximated. When controlling the reverse direction the switchable freewheel for the operating condition of the vehicle "accelerate" is First, the electric machine at a speed accelerates a little below the speed of the drivable Axis is. When controlling the reverse direction of the switchable Freewheeling for the operating state of the vehicle "Rekuperieren" is first the electric machine accelerates to a speed which is a little above the speed of the drivable ones Axis is. Advantage of this embodiment are a low mechanical Load of the switchable freewheel and an increased Comfort during control of the switchable freewheel.

In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren während des Betriebszustandes des Fahrzeugs „Rekuperieren” und bei Vorliegen eines Ereignissignals ein Bremsmoment an der antreibbaren Achse erzeugt wird, und die Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufes angesteuert wird. Technischer Hintergrund dieser Ausgestaltung ist, dass während des Betriebszustandes des Fahrzeugs „Rekuperieren” ein zu hohes Bremsmoment, welches insbesondere durch die elektrische Maschine verursacht wird, zu Schlupf an den Antriebsrädern der antreibbaren Achse führt. Dies kann zu einem instabilen fahrdynamischen Fahrverhalten (z. B. Schleudern) des Fahrzeugs führen. Das zu ho he Bremsmoment kann beispielsweise durch einen Fehler im elektrischen Antrieb, insbesondere durch Kurzschliessen der elektrischen Maschine, verursacht sein. Während dieser Situation wird ein hohes Drehmoment über den Freilauf übertragen und ein Umschaltvorgang von „Rekuperieren” auf „Beschleunigen” oder in Neutral Position ist daher nicht möglich. Um den Umschaltvorgang zu ermöglichen muss das über den Freilauf zu übertragende Drehmoment minimiert oder dessen Richtung geändert werden. Dazu wird die antreibbare Achse, beispielweise mittels der Bremsen der an der antreibbaren Achse angebrachten Antriebsräder, kurz und stark abgebremst. In diesem Moment wird der schaltbare Freilauf angesteuert und das fehlerhafte Bremsmoment von der antreibbaren Achse entkoppelt. Die Antriebsräder beschleunigen anschließend über die Fahrstraße. Mittels der wieder vorhandenen Haftreibungskraft ist ein fahrdynamisch sicherer Betrieb möglich. Die kurze Abbremsung der antreibbaren Achse erfolgt als Reaktion auf das Vorliegen eines Ereignissignals. Das Ereignissignal wird von einem Steuergerät abgegeben, wenn ein Fehler im elektrischen Antrieb (insbesondere ein hohes Bremsmoment an der antreibbaren Achse, welches nicht durch die Bremsen der Antriebsräder verursacht ist) diagnostiziert, die elektrische Maschine ein hohes Bremsmoment aufweist, und/oder bevor die elektrische Maschine kurzgeschlossen wird. Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass dadurch ein sicherer Betrieb des Fahrzeugs auch bei hohem Bremsmoment der elektrischen Maschine gewährleistet wird.In a further embodiment of the invention, it is provided that the method during the operating state of the vehicle "Rekuperieren" and in the presence of an event signal, a braking torque is generated on the drivable axle, and the reverse direction of the switchable freewheel is controlled. The technical background of this embodiment is that during the operating state of the vehicle "recuperation" too high Braking torque, which is caused in particular by the electric machine, leads to slip on the drive wheels of the driven axle. This can lead to an unstable driving dynamic driving behavior (eg skidding) of the vehicle. Too high braking torque can be caused for example by a fault in the electric drive, in particular by short-circuiting of the electric machine. During this situation, a high torque is transmitted via the freewheel and switching from "recuperation" to "acceleration" or neutral position is therefore not possible. To enable the switching operation, the torque to be transmitted via the freewheel must be minimized or its direction changed. For this purpose, the drivable axle, for example by means of the brakes mounted on the drivable axle drive wheels, braked short and strong. At this moment, the switchable freewheel is activated and the faulty braking torque is decoupled from the drivable axle. The drive wheels then accelerate over the driveway. By means of the existing static friction force a driving dynamic safe operation is possible. The short deceleration of the drivable axle occurs in response to the presence of an event signal. The event signal is emitted by a control unit when a fault in the electric drive (in particular a high braking torque on the driven axle, which is not caused by the brakes of the drive wheels) diagnoses, the electric machine has a high braking torque, and / or before the electrical Machine is shorted. Advantage of this embodiment is that thereby safe operation of the vehicle is ensured even at high braking torque of the electric machine.

In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass während der Betriebszustände des Fahrzeuges, während der die elektrische Maschine weder Energie an die antreibbare Achse abgeben noch von der antreibbaren Achse aufnehmen soll, die Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufs derart angesteuert wird, dass keine Übertragung eines Drehmomentes von der elektrischen Maschine auf die antreibbare Achse und umgekehrt möglich ist. Wie oben beschrieben, befindet sich dann der Freilauf in Neutral Position. Technischer Hintergrund dieser Ausgestaltung ist, dass die elektrische Maschine von der antreibbaren Achse abkoppelbar ist und damit vorteilhafter Weise die träge Masse nicht in jeder Fahrsituation mitgeschleppt oder beschleunigt werden muss. Insbesondere sind das die Betriebszustände des Fahrzeugs, während der die elektrische Maschine weder Energie an die Achse abgeben noch von der antreibbaren Achse aufnehmen soll.In A further development of the invention provides that during the operating states of the vehicle while the electrical machine neither give energy to the drivable axle should still record from the driven shaft, the reverse direction the switchable freewheel is controlled such that no transmission a torque from the electric machine to the drivable Axis and vice versa is possible. As described above, then the freewheel is in neutral position. technical Background of this embodiment is that the electric machine of the drivable axle can be decoupled and thus advantageously the inertial mass is not dragged along in every driving situation or has to be accelerated. In particular, these are the operating conditions of the vehicle during which the electric machine neither Deliver energy to the axle or pick it up from the drivable axle should.

Ausführungsbeispiele der Erfindungembodiments the invention

Es zeigt It shows

1 eine Prinzipdarstellung eines Antriebes mit einer elektrisch antreibbaren Achse. 1 a schematic diagram of a drive with an electrically driven axle.

2 ein Verfahren zum Betrieb einer elektrisch antreibbaren Achse. 2 a method for operating an electrically driven axle.

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Antriebes mit einer elektrisch antreibbaren Achse 100, welche eine elektrische Maschine 103 sowie eine elektrisch antreibbare Achse 101 mit den Antriebsrädern 104 sowie einem Differenzial 105 aufweist. Die mechanische Kopplung zwischen der elektrischen Maschine 103 sowie der elektrisch antreibbaren Achse 101 wird mittels eines schaltbaren Freilaufs 102 realisiert. Befindet sich der schaltbare Freilauf 102 in einer der Übertragungspositionen, so kann ein Drehmoment von der antreibbaren Achse 101 auf die elektrische Maschine 103 oder umgekehrt übertragen werden. Wenn sich der schaltbare Freilauf 102 in der Neutral Position befindet, kann kein Drehmoment von der elektrischen Maschine 103 auf die antreibbare Achse 101 oder umgekehrt übertragen werden. 1 shows a schematic diagram of a drive with an electrically driven axle 100 which is an electric machine 103 and an electrically driven axle 101 with the drive wheels 104 as well as a differential 105 having. The mechanical coupling between the electric machine 103 and the electrically driven axle 101 is by means of a switchable freewheel 102 realized. Is the switchable freewheel 102 in one of the transfer positions, so can a torque from the driven axle 101 on the electric machine 103 or vice versa. When the switchable freewheel 102 located in the neutral position, no torque from the electric machine 103 on the drivable axle 101 or vice versa.

2 zeigt ein Verfahren zum Betrieb einer elektrisch antreibbaren Achse 200. In Schritt 201 wird das Verfahren gestartet. Anschließend wird in Schritt 202 der Betriebszustand des Fahrzeugs abgefragt. In diesem Ausführungsbeispiel kann das System die Betriebszustände „Rekuperieren” und „Beschleunigen” erkennen. Wird in Schritt 202 der Betriebszustand „Beschleunigen” aktuell erkannt, so verzweigt das Verfahren zu Schritt 205 in welchem die Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufs 102 derart angesteuert wird, dass eine Übertragung eines Drehmomentes von der elektrischen Maschine 103 auf die antreibbare Achse 101 möglich ist. Wird in Schritt 202 der Betriebszustand „Rekuperieren” aktuell erkannt, so verzweigt das Verfahren zu Schritt 204 in welchem die Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufs 102 derart angesteuert wird, dass eine Übertragung eines Drehmomentes von der antreibbaren Achse 101 auf die elektrische Maschi ne 103 möglich ist. Wird in Schritt 202 weder der Betriebszustand „Beschleunigen” noch „Rekuperieren” aktuell erkannt, so verzweigt das Verfahren zu Schritt 203 in welchem die Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufs 102 derart angesteuert wird, dass keine Übertragung eines Drehmomentes von der elektrischen Maschine 103 auf die antreibbare Achse 101 und umgekehrt möglich ist. Nach der Ansteuerung des schaltbaren Freilaufs in den Verfahrensschritten 203, 204 oder 205 endet das Verfahren mit dem Schritt 206. Während des Betriebes des Fahrzeugs wird dieses Verfahren stets wiederholt. 2 shows a method for operating an electrically driven axle 200 , In step 201 the procedure is started. Subsequently, in step 202 the operating state of the vehicle queried. In this embodiment, the system can recognize the operating states "recuperation" and "acceleration". Will in step 202 the operating state "accelerate" is currently detected, the method branches to step 205 in which the reverse direction of the switchable freewheel 102 is controlled such that a transmission of torque from the electric machine 103 on the drivable axle 101 is possible. Will in step 202 the operating state "Rekuperieren" currently detected, the process branches to step 204 in which the reverse direction of the switchable freewheel 102 is controlled such that a transmission of torque from the driven axle 101 on the electric machine 103 is possible. Will in step 202 neither the operating state "acceleration" nor "recuperation" currently detected, the process branches to step 203 in which the reverse direction of the switchable freewheel 102 is controlled such that no transmission of torque from the electric machine 103 on the drivable axle 101 and vice versa is possible. After the control of the switchable freewheel in the process steps 203 . 204 or 205 the process ends with the step 206 , During operation of the vehicle, this procedure is always repeated.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 0224144 A1 [0001] EP 0224144 A1 [0001]

Claims (12)

Vorrichtung für ein Fahrzeug, welches eine elektrische Maschine (103), und eine, von dieser elektrischen Maschine (103), antreibbare Achse (101) aufweist, wobei eine trennbare mechanische Kopplung zwischen der antreibbaren Achse (101) und der elektrischen Maschine (103) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Kopplung als schaltbarer Freilauf (102) ausgebildet ist.Device for a vehicle which has an electric machine ( 103 ), and one, of this electric machine ( 103 ), drivable axle ( 101 ), wherein a separable mechanical coupling between the driven axle ( 101 ) and the electric machine ( 103 ) is provided, characterized in that the mechanical coupling as a switchable freewheel ( 102 ) is trained. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufes (102) steuerbar ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the reverse direction of the switchable freewheel ( 102 ) is controllable. Verfahren für ein Fahrzeug, welches eine elektrische Maschine (103), und eine, von dieser elektrischen Maschine (103), antreibbare Achse (101) aufweist, wobei eine trennbare mechanische Kopplung zwischen der antreibbaren Achse (101) und der elektrischen Maschine (103) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Kopplung als schaltbarer Freilauf (102) ausgebildet ist, und der schaltbare Freilauf (102) in Abhängigkeit des Betriebszustandes (202) des Fahrzeugs angesteuert wird.Method for a vehicle comprising an electric machine ( 103 ), and one, of this electric machine ( 103 ), drivable axle ( 101 ), wherein a separable mechanical coupling between the driven axle ( 101 ) and the electric machine ( 103 ) is provided, characterized in that the mechanical coupling as a switchable freewheel ( 102 ) is formed, and the switchable freewheel ( 102 ) depending on the operating state ( 202 ) of the vehicle is controlled. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufes ansteuerbar ist.Method according to claim 3, characterized that the reverse direction of the switchable freewheel can be controlled. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Betriebszustände (202) des Fahrzeugs „Beschleunigen” und „Rekuperieren” erkannt werden.Method according to Claim 4, characterized in that at least the operating states ( 202 ) of the vehicle "acceleration" and "recuperation" are detected. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebszustandes (202) des Fahrzeugs „Beschleunigen”, die Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufs (102) derart angesteuert wird, dass eine Übertragung eines Drehmomentes von der elektrischen Maschine (103) auf die antreibbare Achse (101) möglich ist (205).Method according to claim 5, characterized in that during the operating state ( 202 ) of the vehicle "accelerate", the reverse direction of the switchable freewheel ( 102 ) is controlled such that a transmission of torque from the electric machine ( 103 ) on the drivable axle ( 101 ) is possible ( 205 ). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgter Beschleunigung der antreibbaren Achse (101), die elektrische Maschine (103) abgebremst wird durch Rekuperation der Rotationsenergie der elektrischen Maschine (103).A method according to claim 6, characterized in that after acceleration of the driven axle ( 101 ), the electric machine ( 103 ) is decelerated by recuperation of the rotational energy of the electric machine ( 103 ). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebszustandes (202) des Fahrzeugs „Rekuperieren”, die Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufs (102) derart angesteuert wird, dass eine Übertragung eines Drehmomentes von der antreibbaren Achse (101) auf die elektrische Maschine (103) möglich ist (204).Method according to claim 5, characterized in that during the operating state ( 202 ) of the vehicle "Rekuperieren", the reverse direction of the switchable freewheel ( 102 ) is driven in such a way that a transmission of a torque from the drivable axle ( 101 ) on the electric machine ( 103 ) is possible ( 204 ). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufes (102) derart vorgenommen wird, dass die Beeinflussung der Drehzahl der antreibbaren Achse (101) minimal ist.A method according to claim 4, characterized in that the control of the reverse direction of the switchable freewheel ( 102 ) is performed such that the influencing of the rotational speed of the drivable axle ( 101 ) is minimal. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (103) vor der Ansteuerung der Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufes (102) ein wenig unter, auf oder ein wenig über die Geschwindigkeit der antreibbaren Achse (101) beschleunigt wird.Method according to claim 9, characterized in that the electric machine ( 103 ) before the control of the reverse direction of the switchable freewheel ( 102 ) a little below, at or slightly above the speed of the driven axle ( 101 ) is accelerated. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebszustandes (202) des Fahrzeugs „Rekuperieren” und bei Vorliegen eines Ereignissignals, ein Bremsmoment an der antreibbaren Achse (101) erzeugt wird und die Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufes (102) angesteuert wird.Method according to claim 5, characterized in that during the operating state ( 202 ) of the vehicle "Rekuperieren" and in the presence of an event signal, a braking torque on the drivable axle ( 101 ) is generated and the reverse direction of the switchable freewheel ( 102 ) is driven. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Betriebszustände (202) des Fahrzeugs, während der die elektrische Maschine (103) weder Energie an die antreibbare Achse (101) abgeben oder von der antreibbaren Achse (101) aufnehmen soll, die Sperrrichtung des schaltbaren Freilaufs (102) derart angesteuert wird, dass keine Übertragung eines Drehmomentes von der elektrischen Maschine (103) auf die antreibbare Achse (101) und umgekehrt möglich ist (203).Method according to Claim 4, characterized in that during the operating states ( 202 ) of the vehicle during which the electric machine ( 103 ) neither energy to the driven axle ( 101 ) or from the drivable axle ( 101 ), the reverse direction of the switchable freewheel ( 102 ) is controlled such that no transmission of torque from the electric machine ( 103 ) on the drivable axle ( 101 ) and vice versa ( 203 ).
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