DE102010007640A1

DE102010007640A1 - Gekoppeltes Achsantriebssystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102010007640A1
Application number: DE102010007640A
Authority: DE
Inventors: Stephan 71229 Hennings
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2011-08-11
Also published as: US20110196556A1; CN102145649A; US8751076B2; CN102145649B; IT1403322B1; ITMI20110152A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein gekoppeltes Achsantriebssystem für ein Fahrzeug, welches aufweist: eine erste Achsantriebsvorrichtung zum Antreiben einer ersten Achse des Fahrzeugs mittels einer angeschlossenen Brennkraftmaschine und eine zweite Achsantriebsvorrichtung zum Antreiben einer zweiten Achse des Fahrzeugs, wobei die zweite Achsantriebsvorrichtung eine Elektromaschinenvorrichtung zum Antreiben mindestens eines Rades der Achse aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein gekoppeltes Achsantriebssystem für ein Fahrzeug, z. B. ein Kraftfahrzeug, welches über ein erstes und zweites Achsantriebssystem zwei verschiedene Fahrzeugachsen und die damit verbundenen Fahrzeugräder antreibt.
Aus dem Stand der Technik sind allgemein Fahrzeuge bekannt die entweder mit einem Zweiradantrieb oder einem Vierradantrieb ausgestattet sind, um ein bzw. beide Achsen des Fahrzeugs anzutreiben. Dabei werden bei dem Zweiradantrieb bzw. dem Vierradantrieb die jeweilige Achse oder Achsen über einen angeschlossenen Verbrennungsmotor angetrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Antriebssystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen verbesserten Antriebssystem und ein Verfahren zum Steuern dieses Antriebssystems.
Diese Aufgaben werden durch ein gekoppeltes Achsantriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Fahrzeug mit einem solchen gekoppelten Achsantriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst.
Demgemäß wird erfindungsgemäß ein gekoppeltes Achsantriebssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, welches aufweist: eine erste Achsantriebsvorrichtung zum Antreiben einer ersten Achse des Fahrzeugs mittels einer angeschlossene Brennkraftmaschine und eine zweite Achsantriebsvorrichtung zum Antreiben einer zweiten Achse des Fahrzeugs, wobei die zweite Achsantriebsvorrichtung eine Elektromaschinenvorrichtung aufweist zum Antreiben eines Rades der Achse.
Das gekoppelte Achsantriebssystem hat dabei den Vorteil, dass eine Achse des Fahrzeugs mit einer konventionellen Antriebsvorrichtung über eine Brennkraftmaschine angetrieben werden kann und des Weiteren bei Bedarf die zweite Achse über die zweite elektrische Achsantriebsvorrichtung, welche eine Elektromaschinenvorrichtung aufweist, angetrieben werden kann. Auf diese Weise kann über das gekoppelte Antriebssystem ein Zweiradantrieb und bei Bedarf ein Vierradantrieb mit verschiedenen Antrieben für verschiedenen Achsen realisiert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einer schematischen Darstellung des gekoppelten Achsantriebssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Perspektivansicht eines Beispiels der Ausführungsform der zweiten elektrischen Achsantriebsvorrichtung gemäß der Erfindung;
3 eine Perspektivansicht eines transparent dargestellten Fahrzeugs mit eingebauter zweiter elektrischer Achsantriebsvorrichtung gemäß 2;
4 ein Ausschnitt einer Perspektivansicht der zweiten elektrischen Achsantriebsvorrichtung gemäß 2 und 3;
5 ein Ausschnitt der Energiespeichervorrichtung der zweiten elektrischen Achsantriebsvorrichtung gemäß 2 und 3; und
6 ein Ausschnitt der Steuervorrichtung für das erfindungsgemäße Achsantriebssystem gemäß 2 und 3.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
In 1 ist eine Draufsicht auf ein Fahrzeug 10 dargestellt mit einem gekoppelten Achsantriebssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das gekoppelte Achsantriebssystem ist dabei rein schematisch und stark vereinfacht dargestellt.
Wie in 1 gezeigt ist, weist das Fahrzeug 10 eine Brennkraftmaschine 14 auf, wie z. B. einen Verbrennungsmotor. Die Brennkraftmaschine 14 ist dabei beispielsweise im Heckbereich des Fahrzeugs 10 angeordnet, wie in 1 dargestellt ist, und treibt über eine erste konventionelle Achsantriebsvorrichtung 5 die beiden Räder (nicht dargestellt) der Hinterachse an. Genauer gesagt weist das Fahrzeug 10 einen Zweiradantrieb auf, der durch die erste Antriebsvorrichtung realisiert wird. Erfindungsgemäß kann das Fahrzeug 10 aber nun nicht nur im Zweiradantrieb gefahren werden sondern das Fahrzeug 10 kann auch auf einen Vierradantrieb oder Allradantrieb geschaltet werden.
Gemäß der Erfindung weist dazu das erfindungsgemäße gekoppelte Antriebssystem eine zweite elektrische Achsantriebsvorrichtung 12 auf, welche wenigstens ein Rad einer Achse oder, wie im vorliegenden Beispiel gezeigt ist, beide Räder der Achse, hier z. B. der Vorderachse 20, des Fahrzeugs 10 antreibt. Hierzu weist die elektrische Achsantriebsvorrichtung 12 beispielsweise zwei Elektromaschinenvorrichtungen 16 auf, von denen jeweils eine jeweils ein zugeordnetes Rad 18 der Vorderachse 20 antreibt. Die Elektromaschinenvorrichtungen 16 sind dabei beispielsweise voneinander getrennt oder unabhängig ausgebildet und treiben die beiden Räder 18 vorzugsweise unabhängig voneinander an. Grundsätzlich kann aber auch nur eine Elektromaschinenvorrichtungen 16 vorgesehen werden, welche beide Räder 18 der Achse 20 antreibt (nicht dargestellt).
Wie in dem Beispiel in 1 gezeigt ist, umfasst die elektrische Achse 20 bzw. hier die Vorderachse 20 mit der elektrischen Achsantriebsvorrichtung 12 zwei voneinander getrennte Elektromaschinenvorrichtungen 16 (z. B. Elektromotoren), die beispielsweise über eine jeweilige Stirnradstufe und eine Gelenkwelle das zugeordnete Rad 18 antreiben. Zur Versorgung der Elektromaschinenvorrichtungen 16 mit Energie bzw. hier elektrischer Energie ist eine Energiespeichervorrichtung 22 vorgesehen, beispielsweise eine Batterie, z. B. eine Hochvoltbatterie, oder eine Schwungradspeichervorrichtung. Die Erfindung ist aber auf diese beiden Beispiele für Energiespeichervorrichtungen 22 nicht beschränkt. Grundsätzlich kann jede andere Art von Energiespeichervorrichtung 22 oder Kombination von Energiespeichervorrichtungen 22 vorgesehen werden, die geeignet ist die Elektromaschinenvorrichtung 16 mit der notwendigen Energie zu versorgen.
Die Energiespeichervorrichtung 22 ist des Weiteren mit einer Umrichtervorrichtung 24 oder einer Wandlervorrichtung verbunden. Die Umrichtervorrichtung 24 wandelt dabei beispielsweise den Gleichstrom der Energiespeichereinrichtung 22 in einen Wechselstrom für die jeweilige Elektromaschinenvorrichtung 16 um, so dass die Elektromaschinenvorrichtung 16 das zugeordnete Rad 18 der elektrischen Achse 20 bei Bedarf antreiben kann. Das Antreiben der beiden Räder 18 kann dabei über eine entsprechende Steuervorrichtung 26 oder Hybridsteuervorrichtung gesteuert werden. Die Steuervorrichtung 26 ist dabei mit der Energiespeichervorrichtung 22, den beiden Umrichtervorrichtungen 24 und den beiden Elektromaschinenvorrichtungen 16 verbunden. Dabei kann die Steuervorrichtung 26, wie in 1 gezeigt ist, mit einer Motorsteuerungsvorrichtung 28 gekoppelt oder über ein Bussystem 30, wie z. B. ein CAN-Bussystem, verbunden sein oder alternativ auch als Teil der Motorsteuerungsvorrichtung 28 ausgebildet sein (nicht dargestellt). Über die Motorsteuerungsvorrichtung 28 wird hierbei die Brennkraftmaschine 14 und die erste Achsantriebsvorrichtung 5 gesteuert zum Antrieben der zugeordneten Hinterachse.
Des Weiteren können die Steuervorrichtung 26 und/oder die Motorsteuerungsvorrichtung 28 wahlweise zusätzlich, wie in 1 gezeigt ist, mit wenigstens einer Eingabevorrichtung 32, z. B. einem Boostknopf 34, verbunden sein und/oder mit einer Displayvorrichtung 36. Über die Eingabevorrichtung 32 kann dabei der Fahrer des Fahrzeugs 10 eingeben, dass er das Fahrzeug 10 in einem vorbestimmten Betriebsmodus betreiben möchte. Als ein solcher Betriebsmodus kann dabei beispielsweise ein für einen Vierradantrieb geeigneter Betriebsmodus vorgegeben werden.
Ein solcher Betriebsmodus ist beispielsweise ein Beschleunigungsmodus bei welchem der Fahrer z. B. sein Fahrzeugs 10 aus einer Kurve heraus beschleunigen kann. Wählt der Fahrer über die Eingabeeinrichtung 32 den Beschleunigungsmodus, so bedeutet das, dass das Fahrzeug 10 in diesem Beschleunigungsmodus statt über einen Zweiradantrieb über die Hinterachse über einen Vierradantrieb über beide Achsen angetrieben wird. Bei dem Vierradantrieb kann gemäß der Erfindung die zweite Achse, hier z. B. die Vorderachse 20, über die elektrische Antriebsvorrichtung 12 zusätzlich angetrieben werden, so dass ein Vierradantrieb realisiert wird. Dazu werden die Vorderachse 20 bzw. die beiden Vorderräder 18 zusätzlich angetrieben über die elektrische Antriebsvorrichtung 12 und deren beide Elektromaschinenvorrichtungen 16.
Ein weiteres Beispiel für einen Betriebsmodus der für einen Vierradantrieb geeignet ist, ist ein Steigungsmodus, bei welchem beispielsweise der Fahrer mit seinem Fahrzeug 10 einen Berg mit einer entsprechenden Steigung hinauffahren oder hinunterfahren will. In diesem Fall kann über den Steigungsmodus das Fahrzeug 10 im Vierradantrieb betrieben werden statt in dem Zweiradantrieb. Der Beschleunigungsmodus und der Steigungsmodus sind jedoch lediglich zwei Beispiele für eine Vielzahl von Betriebsmodi, bei welchem ein Antrieb des Fahrzeugs 10 über einen Vierradantrieb besonders günstig ist. Die Erfindung ist auf diese Beispiele für Betriebsmodi für einen Vierradantrieb nicht beschränkt. Es können eine Vielzahl von Betriebsmodi vorgesehen werden, die geeignet sind, um das Fahrzeug als Vierradantrieb zu betreiben.
In der Displayvorrichtung 36 kann wahlweise zusätzlich beispielsweise der gewählte Betriebsmodus angezeigt und/oder eine Auswahl von geeigneten Betriebsmodi aus denen der Fahrer auswählen kann. Wahlweise kann die Displayvorrichtung 36 zusätzlich auch als Eingabevorrichtung ausgebildet sein (nicht dargestellt) und beispielsweise einen Touchscreen aufweisen zum Eingeben oder Anklicken eines gewünschten Betriebsmodus, in welchem das Fahrzeug 10 in einem Vierradantrieb betrieben wird.
Wie zuvor beschrieben, kann das Fahrzeug 10 gemäß der Erfindung sowohl in einem Zweiradantrieb als auch in einem Vierradantrieb betrieben werden. Im Zweiradantrieb werden dabei beispielsweise die Hinterräder über die Brennkraftmaschine 14, hier den Verbrennungsmotor, betätigt und im Vierradantrieb zusätzlich die Vorderräder 18 über zugeordnete Elektromaschinenvorrichtungen 16. Die Elektromaschinenvorrichtungen 16 werden dabei mit Energie aus der Energiespeichervorrichtung 22 gespeist.
Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird diese Energiespeichervorrichtung 22 über die generatorisch betriebenen Elektromaschinenvorrichtungen 16 der elektrischen Achse 20 geladen oder gespeist. Das Laden der Energiespeichervorrichtung 22 über wenigstens eine oder beide Elektromaschinenvorrichtungen 16 kann dabei beispielsweise ausschließlich über diese erfolgen oder die Energiespeichervorrichtung 22 über wenigstens eine weitere Energielieferquelle mit Energie gespeist werden. Eine zusätzliche Energielieferquelle kann beispielsweise ein stationäres Stromnetz sein, z. B. eine Tankstelle mit einem Elektroanschluss, und/oder eine Hochvoltgeneratorvorrichtung usw., um nur einige Beispiele zu nennen.
In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist alternativ oder zusätzlich zu der Energiespeichervorrichtung 22 gemäß der ersten Ausführungsform eine Verbindungsmöglichkeit zu einem stationären Stromnetz vorgesehen (Plug-In Hybrid). Das heißt, die Elektromaschinenvorrichtungen 16 und/oder die Energiespeichervorrichtung 22 werden zusätzlich mit Energie beispielsweise über eine Steckdose eines stationären Elektroanschluss gespeist. Dazu ist die Steckdose z. B. mit der Energiespeichervorrichtung 22, den Umrichtervorrichtungen 24 und/oder den Elektromaschinenvorrichtungen 16 verbunden oder gekoppelt.
In einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist alternativ oder zusätzlich zu der Energiespeichervorrichtung 22 der ersten Ausführungsform und/oder dem stationären Stromnetz der zweiten Ausführungsform eine Generatorvorrichtung, z. B. eine Hochvoltgeneratorvorrichtung, vorgesehen. Die Hochvoltgeneratorvorrichtung ist mit der Brennkraftmaschine 14, hier dem Verbrennungsmotor, verbunden. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Hochvoltgeneratorvorrichtung mit der Brennkraftmaschine 14 beispielsweise an der Hinterachse verbunden. Diese Hochvoltgeneratorvorrichtung erzeugt dabei Energie, wenn sie durch die Brennkraftmaschine 14 angetrieben wird. Zudem kann die Hochvoltgeneratorvorrichtung Energie zurückgewinnen, beispielsweise aus Bremsvorgängen der Räder der Hinterradachse usw., welche über die Brennkraftmaschine 14 angetrieben werden. Über diese Hochvoltgeneratorvorrichtung können die Energiespeichervorrichtung, direkt die Elektromaschinenvorrichtungen 16 und/oder direkt die Umrichtervorrichtungen 24 mit Energie versorgt werden.
Dieses Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen elektrischen Achsantriebsvorrichtung 12 kann nun auf einer vorbekannten Strecke, insbesondere auf einer vorbekannten Rennstrecke oder einer über ein Navigationssystem ermittelten Strecke, als elektrisches Allrad- oder Vierradfahrzeug betrieben werden. Der Vierradantrieb statt dem sonstigen Zweiradantrieb bei dem Fahrzeug 10 kann dann vorgesehen werden, wenn durch eine Vorausberechnung, z. B. mittels einer Simulationsrechnung, ein Zeitgewinn durch einen Vierradantrieb des Fahrzeugs 10 beispielsweise in den Kurven der vorbestimmten Strecke gegenüber einem Zweiradantrieb in den Kurven der vorbestimmten Strecke bestimmt wird. Der Vierradantrieb wird dann durch einen motorischen Betrieb der elektrischen Achse 20 bzw. der elektrischen Achsantriebsvorrichtung 12 in den Kurven der Strecke realisiert, womit die Strecke in kürzerer Zeit durchfahren werden kann. Mittels einer Simulationsrechnung kann dabei das Durchfahren der vorbekannten Rennstrecke oder auch der von dem Navigationssystem bestimmten Strecke (Fahrer gibt Start und Zielpunkt einer Strecke in das Navigationsgerät ein und das Navigationsgerät ermittelt hierfür die geeignete Strecke) simuliert werden, beispielsweise einmal für den Zweiradantrieb und einmal für den Vierradantrieb des Fahrzeugs. Durch einen Vergleich kann dann bestimmt werden, wo der Vierradantrieb des Fahrzeugs 10 beispielsweise eine schnellere Durchquerung der Strecke ermöglicht. In diesem Fall kann dann dort anschließend das Fahrzeug 10 z. B. automatisch oder durch Eingabe des Fahrers über eine entsprechende Eingabevorrichtung 32 im Vierradantrieb betrieben werden.
Für einen derartigen motorischen Betrieb der elektrischen Achse 20 oder elektrischen Achsantriebsvorrichtung 12 wird dabei zusätzlich z. B. vorab geprüft, ob die Energiespeichervorrichtung 22 ausreichend Energie zu Verfügung stellen kann zum Antreiben der beiden Räder 18 über die Elektromaschinenvorrichtungen 16. Dazu wird beispielsweise der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung 22 geprüft, ob dieser in einem vorbestimmten Sollbereich liegt. Ist dies der Fall, so kann beispielsweise ein Vierradantrieb des Fahrzeugs 10, bei welchem die beiden Achsräder 18 über die Elektromaschinenvorrichtungen 16 zusätzlich angetrieben werden, beispielsweise in allen auf der vorbestimmten oder vorbekannten Strecke liegenden Kurven derart vorgesehen werden, dass das Verhalten des Fahrzeugs 10 in jeder Kurve gleich ist, d. h. die Kurvengeschwindigkeit in jeder Kurve erhöht wird. Damit ergibt sich für den Fahrer ein stets gleichmäßiges Fahrverhalten des Fahrzeugs in jeder Kurve. Ist der Ist-Ladezustand nicht im Soll-Bereich bzw. weist die Energiespeichervorrichtung 22 keine ausreichende Ladung auf, so wird der Vierradantrieb nicht eingeschaltet und das Fahrzeug 10 fährt im Zweiradantrieb. Stehen neben der Energiespeichervorrichtung 22 weitere Energiequelle zum Antreiben der Elektromaschinenvorrichtungen 16 zur Verfügung, so kann wahlweise zusätzlich deren Ladungszustand geprüft werden und wenn dieser ausreichend ist, der Vierradantrieb eingeschaltet werden, andernfalls muss gewartet werden, bis die Energiespeichervorrichtung 22 bzw. eine andere zusätzliche Energiequelle wieder ausreichend aufgeladen ist. Hierzu kann beispielsweise ein Signal oder Signale generiert werden von der Motorsteuerungsvorrichtung 28 und/oder der Steuervorrichtung 26 zum Aufladen der Energiespeichervorrichtung 22 oder einer anderen Energiequelle, über die die Elektromaschinenvorrichtungen 16 mit Energie versorgt werden kann.
In 2 ist eine Perspektivansicht eines Beispiels der elektrischen Achsantriebsvorrichtung 12 des gekoppelten Achsantriebssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Wie zuvor beschrieben weist die elektrische Achsantriebsvorrichtung 12 wenigstens eine Elektromaschinenvorrichtung, z. B. einen Elektromotor, auf zum Antreiben eines Rads einer Fahrzeugachse 20. In dem Beispiel in 2 sind zwei Elektromaschinenvorrichtung 16 vorgesehen, eine auf jeder Seite der Achse 20, z. B. der Hinterachse oder der Vorderachse 20, welche jeweils ein zugeordnetes Rad der Achse antreiben können. Die jeweilige Elektromaschinenvorrichtung 16 ist mit einer zugeordneten Umrichtervorrichtung 24 verbunden. Des Weiteren ist eine weitere Umrichtervorrichtung 24 über eine Leitungsvorrichtung 38 mit einer Energiespeichervorrichtung 22 verbunden, beispielsweise einer Schwungradspeichervorrichtung 22, wie in 2 gezeigt ist.
Zum Steuern der beiden Elektromaschinenvorrichtungen 16 ist eine Steuervorrichtung oder Hybridsteuervorrichtung vorgesehen. Diese ist mit beiden Umrichtervorrichtungen 24 über jeweils eine Leitungsvorrichtung verbunden (s. h. 1), sowie über eine Leitungsvorrichtung mit der Energiespeichervorrichtung 22 (s. h. 1). Des Weiteren ist die Steuerungsvorrichtung mit der Motorsteuerungsvorrichtung verbunden (s. h. 1), beispielsweise über ein Bussystem, z. B. ein CAN-Bussystem wie in 1 gezeigt ist.
3 zeigt des Weiteren ein Beispiel einer Anordnung der in 2 gezeigten elektrischen Achsantriebsvorrichtung 12 in einem Fahrzeug. Wie in dem Beispiel in 3 gezeigt ist, ist die elektrische Achsantriebsvorrichtung 12 zum Antreiben einer oder beider Räder der Vorderachse 20 vorgesehen und daher mit den Vorderrädern 18 verbunden. Ein Vorderrad ist in 3 mit einer gestrichelten Linie angedeutet. Genauer gesagt sind die Elektromaschinenvorrichtungen 16 an der Vorderachse 20 und deren Vorderrädern 18 angeordnet. Des Weiteren sind die beiden Umrichtervorrichtungen 24 beispielsweise ebenfalls vorne im Fahrzeug 10 in der Nähe oder bei den Elektromaschinenvorrichtungen 16 oder der Achse 20 angeordnet. Die Umrichtervorrichtungen 24 können jedoch auch an jedem anderen Platz im Fahrzeug 10 angeordnet werden, sofern sie mit den Elektromaschinenvorrichtungen 16 verbunden oder gekoppelt sind, um ihnen die notwendige Energie bereitzustellen. Als Energiespeichervorrichtung 22 ist beispielsweise eine Schwungradspeichervorrichtung 22 vorgesehen. Diese ist in dem in 3 gezeigten Beispiel in der Mitte des Fahrzeugs 10 oder unterhalb des Passagierraums des Fahrzeugs 10 angeordnet. Die Energiespeichereinrichtung 22 kann aber ebenso an jeder anderen Stelle im Fahrzeug 10 angeordnet sein, beispielsweise vorne im Bereich der Vorderachse 20 oder im Bereich des Hecks oder der Hinterachse des Fahrzeugs 10. Dabei ist die Energiespeichervorrichtung 22 über eine Leitungsvorrichtung 38 mit der zugeordneten Umrichtervorrichtung 24 verbunden und die Elektromaschinenvorrichtungen 26 über zwei entsprechende Leitungsvorrichtungen 38 mit den Umrichtervorrichtungen 24.
4 zeigt einen Ausschnitt der elektrischen Achsantriebsvorrichtung 12 des gekoppelten Achsantriebssystems gemäß der Erfindung. Wie zuvor beschrieben weist die elektrische Achsantriebsvorrichtung 12 die Achse 20 mit den beiden Elektromaschinenvorrichtungen 16 auf, zum Antreiben der beiden Räder der Achse 20, sowie die dazu gehörenden Umrichtervorrichtungen 24. Dabei sind einmal zwei Leitungsvorrichtungen 38 gezeigt zum Verbinden der Elektromaschinenvorrichtungen 16 mit den beiden Umrichtervorrichtungen 24. Die beiden Umrichtervorrichtungen 24 sind dabei in einem Gehäuse angeordnet, wie in nachfolgender 6 gezeigt ist.
5 zeigt des Weiteren die Energiespeichervorrichtung 22. Die Energiespeichervorrichtung 22 ist dabei beispielsweise als eine Schwungradspeichervorrichtung 22 ausgebildet, welche mit den beiden Elektromaschinenvorrichtungen bzw. mit einer Umrichtervorrichtung über eine Leitungsvorrichtung 38 verbunden ist, um die Elektromaschinenvorrichtungen mit Energie zu versorgen. Des Weiteren ist die Schwungradspeichervorrichtung 22 über eine Leitungsvorrichtung mit der Steuereinrichtung bzw. der Hybridsteuervorrichtung verbunden (nicht dargestellt).
6 zeigt die Umrichtervorrichtungen 24, welche mit den beiden Elektromaschinenvorrichtungen über Leitungsvorrichtungen 38 verbunden sind und wobei eine Umrichtervorrichtung über eine weitere Leitungsvorrichtung 38 mit der Energiespeichervorrichtung verbunden ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Insbesondere können die verschiedenen Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden, besondere einzelne Merkmale davon.
Dabei kann die elektrische Achsantriebsvorrichtung für eine Hinterachse oder Vorderachse eines Fahrzeugs vorgesehen werden. Dabei können ein oder beide Räder der Achse über die elektrische Antriebsvorrichtung bei Bedarf angetrieben werden. Des Weiteren kann für jedes der Räder eine eigene Elektromaschinenvorrichtung, z. B. ein Elektromotor, und eine Umrichtervorrichtung vorgesehen werden, so dass beide Räder voneinander unabhängig angetrieben werden können. Ebenso kann aber auch nur ein Elektromotor zum Antrieben beider Räder einer Achse vorgesehen werden und eine entsprechende zugeordnete Umrichtervorrichtung. Des Weiteren können die beiden Elektromaschinenvorrichtungen zum Antreiben der beiden Räder der Achse statt wenigstens einer gemeinsamen Energiespeichereinrichtung auch jeweils eine eigenen Energiespeichereinrichtung z. B. eine Batterie und/oder eine Schwungradspeichereinrichtung usw. aufweisen.
Gemäß der Erfindung kann die Achse als Teil der elektrischen Antriebsvorrichtung ausgebildet sein, wie beispielsweise in 2, 3 und 4 gezeigt ist und als solches in ein Fahrzeug eingebaut werden. Ebenso kann die Achse aber auch nicht Teil der elektrischen Antriebsvorrichtung sein und stattdessen beispielsweise die jeweilige Elektromaschinenvorrichtung, die Umrichtervorrichtung und die Energiespeichervorrichtung z. B. bei einem Fahrzeug und dessen Achse nachgerüstet werden.

Claims

Gekoppeltes Achsantriebssystem für ein Fahrzeug, welches aufweist: eine erste Achsantriebsvorrichtung (5) zum Antreiben einer ersten Achse des Fahrzeugs (10) mittels einer angeschlossenen Brennkraftmaschine (14) und eine zweite Achsantriebsvorrichtung (12) zum Antreiben einer zweiten Achse des Fahrzeugs, wobei die zweite Achsantriebsvorrichtung (12) eine Elektromaschinenvorrichtung (16) zum Antreiben mindestens eines Rades (18) der Achse aufweist.
Gekoppeltes Achsantriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschinenvorrichtung (16) mit beiden Rädern (18) der Achse (20) verbunden ist, um beide Räder (18) der Achse (20) anzutreiben.
Gekoppeltes Achsantriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Elektromaschinenvorrichtungen (16) vorgesehen sind, wobei jedes Rad (18) mittels einer der Elektromaschinenvorrichtungen (16) antreibbar ist.
Gekoppeltes Achsantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschinenvorrichtung (16) mit einer Energiespeichervorrichtung (22) verbunden ist, wobei die Energiespeichervorrichtung (22) insbesondere eine Batterievorrichtung, z. B. eine Hochvoltbatterievorrichtung, und/oder eine Schwungradspeichervorrichtung (22) ist.
Gekoppeltes Achsantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Achsantriebsvorrichtung eine Umrichtervorrichtung (24) aufweist, welche zwischen der Elektromaschinenvorrichtung (16) und der Energiespeichervorrichtung (22) vorgesehen ist, um die Elektromaschinenvorrichtung (16) mit Energie der Energiespeichervorrichtung (22) zu versorgen.
Gekoppeltes Achsantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Achsantriebsvorrichtung (12) mit einer Steuervorrichtung (26) verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung (26) mit einer Motorsteuerungsvorrichtung (28) verbunden ist oder als Teil der Motorsteuerungsvorrichtung (28) ausgebildet ist.
Gekoppeltes Achsantriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (26) und/oder die Motorsteuerungsvorrichtung (28) mit wenigstens einer Eingabevorrichtung (32) und/oder einer Displayvorrichtung (36) verbunden sind.
Gekoppeltes Achsantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschinenvorrichtung (16) generatorisch betreibbar ausgebildet ist, insbesondere zum Laden einer Energiespeichervorrichtung (22).
Gekoppeltes Achsantriebssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichervorrichtung (22) mit einem stationären Stromnetz verbindbar ist.
Gekoppeltes Achsantriebssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichervorrichtung (22) mit einer Generatorvorrichtung verbindbar ist, insbesondere mit einer Hochvoltgeneratorvorrichtung.
Fahrzeug mit einem gekoppelten Achsantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verfahren zum Steuern eines gekoppelten Achsantriebsystems (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: – Befahren einer Strecke mit dem Fahrzeug (10) unter Beteiligung der ersten Antriebsvorrichtung (5); – Bestimmen auf Basis der Strecke (10), ob ein Streckenabschnitt vorliegt, welcher für einen Antrieb der zweiten Achsantriebsvorrichtung (12) geeignet ist, – liegt wenigstens ein solcher Streckenabschnitt vor; – Betätigen der zweiten Achsantriebsvorrichtung (12).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter die Schritte aufweist: – Bestimmen des Ladezustands der Energiespeichervorrichtung (22) und Betätigen der zweiten Achsantriebsvorrichtung (12), wenn der Ladezustand in einem vorbestimmten Soll-Bereich liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter die Schritte aufweist: Bestimmen der Strecke mittels eines Navigationssystems oder anhand einer vorab bekannten Strecke, insbesondere einer Rennstrecke.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter die Schritte aufweist: Bestimmen eines für einen Vierradantrieb geeigneten Streckenabschnitts durch eine Simulation der Fahrt des Fahrzeugs (12) auf der Strecke einmal mittels einem Zweiradantrieb und einmal mittels einem Vierradantrieb, Vergleichen der Simulation für den Zweiradantrieb und den Vierradantrieb und Bestimmen eines für einen Vierradantrieb geeigneten Streckenabschnitts, als den Streckenabschnitt welchen das Fahrzeug in der Simulation bei einem Vierradantrieb schneller durchquert als mit dem Zweiradantrieb.