DE102011121819A1 - Antriebsstrang mit zwei Antriebsmaschinen für ein Fahrzeug und Verfahren zu dessen Betrieb - Google Patents

Antriebsstrang mit zwei Antriebsmaschinen für ein Fahrzeug und Verfahren zu dessen Betrieb Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsstrang (1) mit zwei Antriebsmaschinen für ein Fahrzeug, bei welchem jeweils eine Antriebsmaschine mit einem Teilgetriebe (6.1, 6.2) mechanisch gekoppelt ist und auf selbiges einwirkt. Erfindungsgemäß sind die Antriebsmaschinen als elektrische Antriebsmaschinen (2, 3) ausgebildet und direkt mechanisch mit jeweils einem Teilgetriebe (6.1, 6.2) gekoppelt und separat oder gemeinsam betreibbar. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs mit zwei Antriebsmaschinen für ein Fahrzeug.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit zwei Antriebsmaschinen für ein Fahrzeug nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs mit zwei Antriebsmaschinen für ein Fahrzeug nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8.
  • Im Stand der Technik sind elektrisch betriebene Fahrzeuge bekannt, welche beispielsweise eine Mehrzahl von jeweils einem Antriebsrad zugeordneten Radnabenmotoren aufweisen.
  • Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Fahrzeuge mit so genannten Doppelkupplungsgetrieben bekannt, welche zumindest zwei Teilgetriebe umfassen und derart einen zug- und schubkraftunterbrechungsfreien Wechsel zwischen den einzelnen Gangstufen eines solchen Getriebes ermöglichen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen im Vergleich zum Stand der Technik verbesserten Antriebsstrang mit zwei Antriebsmaschinen für ein Fahrzeug und eine verbessertes Verfahren zu dessen Betrieb anzugeben.
  • Hinsichtlich des Antriebsstrangs wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Antriebsstrang mit zwei Antriebsmaschinen für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs mit zwei Antriebsmaschinen für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Beim Antriebsstrang mit zwei Antriebsmaschinen für ein Fahrzeug, bei welchem jeweils eine Antriebsmaschine mit einem Teilgetriebe mechanisch gekoppelt ist und auf selbiges einwirkt, sind die Antriebsmaschinen erfindungsgemäß als elektrische Antriebsmaschinen ausgebildet und direkt mechanisch mit jeweils einem Teilgetriebe gekoppelt und separat oder gemeinsam betreibbar. Dadurch können die elektrischen Antriebsmaschinen in einem optimierten Betriebsbereich betrieben werden, wodurch ihre Energieaufnahme vorteilhafterweise verringert ist.
  • Durch die Verwendung von Getrieben in elektrisch betriebenen Fahrzeugen können Anforderungen an hohes Anfahrmoment, wie es beispielweise bei Fahrten im Gebirge und/oder einem Hängerbetrieb auftritt, als auch an hohe Geschwindigkeiten abgedeckt werden.
  • Durch die direkte Anbindung der elektrischen Antriebsmaschine an das jeweilige Teilgetriebe ist ein hoher Wirkungsgrad, insbesondere ohne schlupfende Elemente, ermöglicht. Einzige Energieverbraucher im Getriebe sind die Schaltelemente, welche nur bei Gangwechseln kurzzeitig aktiviert sind.
  • Besonders vorteilhafterweise sind die beiden Teilgetriebe nach Art eines herkömmlichen Doppelkupplungsgetriebes angeordnet, so dass eine Anzahl an verfügbaren Fahrtstufen sehr leicht erweiterbar ist.
  • Besonders bevorzugt wirken die Teilgetriebe gemeinsam auf eine Antriebsachse ein.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wirkt jedes Teilgetriebe auf eine separate Antriebsachse ein, so dass bei einem zweiachsigen Fahrzeug auf einfache Weise ein Allradantrieb ermöglicht ist.
  • Zweckmäßigerweise sind die elektrischen Antriebsmaschinen derart dimensioniert, dass eine kurzzeitig maximal abgebbare Spitzenleistung einer einzelnen elektrischen Antriebsmaschine einer gemeinsam dauerhaft abgebbaren Dauerleistung beider elektrischen Antriebsmaschinen entspricht. Somit kann die Antriebsleistung des Fahrzeugs sowohl durch einen kurzzeitigen Betrieb einer einzelnen elektrischen Antriebsmaschine als auch durch einen dauerhaften Betrieb beider elektrischer Antriebsmaschinen aufgebracht werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden die elektrischen Antriebsmaschinen, die Teilgetriebe und/oder andere Komponenten des Antriebsstrangs mittels eines Triebstrangkoordinators gesteuert und/oder geregelt, wobei anhand eines erfassten Fahrpedalwinkels, eines Bremspedalwinkels und/oder einer Wählhebelposition Sollmomente der elektrischen Antriebsmaschinen und/oder Sollgangvorgaben für die beiden Teilgetriebe ermittelbar sind.
  • Besonders vorteilhafterweise sind mittels des Triebstrangkoordinators Gangwechsel der Teilgetriebe zug- und schubkraftunterbrechungsfrei gesteuert und/oder geregelt, so dass die Gangwechsel vom Fahrzeuginsassen unbemerkt und somit besonders komfortabel erfolgen.
  • Beim Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs mit zwei Antriebsmaschinen für ein Fahrzeug, bei welchem jeweils eine Antriebsmaschine mit einem Teilgetriebe mechanisch gekoppelt ist und auf selbiges einwirkt, sind die Antriebsmaschinen als elektrische Antriebsmaschinen ausgebildet und werden mittels eines Triebstrangkoordinators separat oder gemeinsam betrieben. Somit ist das Fahrzeug mittels einer einzelnen elektrischen Antriebsmaschine oder mittels beiden elektrischen Antriebsmaschinen antreibbar, wodurch die elektrischen Antriebsmaschinen in einem optimierten Betriebsbereich betrieben werden können, so dass ihre Energieaufnahme vorteilhafterweise verringert ist.
  • Bei einem Übergang zwischen einem Betrieb des Antriebsstrangs mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine zu einem Betrieb mit beiden elektrischen Antriebsmaschinen wird ein an der Antriebsachse wirkendes Antriebsmoment zweckmäßigerweise durch eine Verringerung des Sollmoments der ersten elektrischen Antriebsmaschine und eine entsprechende Erhöhung des Sollmoments der zweiten elektrischen Antriebsmaschine eingestellt. Dadurch ist ein besonders komfortabler Übergang zwischen den Betriebszuständen der elektrischen Antriebsmaschinen ermöglicht.
  • Zur Vorbereitung und Einleitung eines Schaltvorgangs eines Teilgetriebes wird selbiges durch entsprechende Steuerung und/oder Regelung der zugeordneten elektrischen Antriebsmaschine lastfrei geschaltet, wobei das jeweils andere Teilgetriebe und die zugeordnete elektrische Antriebsmaschine das an der Antriebsachse wirkende Antriebsmoment aufbringen und/oder übertragen. Auf diese Weise ist ein zug- und schubkraftunterbrechungsfreier Gangwechsel ermöglicht.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Darin zeigen:
  • 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang mit zwei Antriebsmaschinen,
  • 2 schematisch eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3 schematisch in einem Diagramm einen Verlauf von Drehzahlen und Sollmomenten der elektrischen Antriebsmaschinen sowie ein an einer Antriebsachse wirkendes Antriebsmoment über eine Zeit während eines Übergangs zwischen einem Betrieb des Antriebsstrangs mit einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine zu einem Betrieb mit beiden elektrischen Antriebsmaschinen,
  • 4 schematisch in einem Diagramm einen Verlauf von Drehzahlen und Sollmomenten der elektrischen Antriebsmaschinen sowie ein an einer Antriebsachse wirkendes Antriebsmoment über eine Zeit während einer Zug-Rückschaltung,
  • 5 schematisch in einem Diagramm einen Verlauf von Drehzahlen und Sollmomenten der elektrischen Antriebsmaschinen sowie ein an einer Antriebsachse wirkendes Antriebsmoment über eine Zeit während einer Zug-Hochschaltung,
  • 6 schematisch in einem Diagramm einen Verlauf von Drehzahlen und Sollmomenten der elektrischen Antriebsmaschinen sowie ein an einer Antriebsachse wirkendes Antriebsmoment über eine Zeit während einer Schub-Rückschaltung und
  • 7 schematisch in einem Diagramm einen Verlauf von Drehzahlen und Sollmomenten der elektrischen Antriebsmaschinen sowie ein an einer Antriebsachse wirkendes Antriebsmoment über eine Zeit während einer Schub-Hochschaltung.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang 1 mit zwei Antriebsmaschinen. Die beiden Antriebsmaschinen sind dabei erfindungsgemäß als erste und zweite elektrische Antriebsmaschinen 2, 3 ausgebildet.
  • Der Antriebsstrang 1 umfasst neben den elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 ein Getriebe 6 und zumindest eine Antriebsachse 4, welche ein Differential 8 umfasst und an welcher zwei herkömmliche Antriebsräder 5 angeordnet sind. Zwischen Getriebe 6 und Antriebsachse 4 ist eine Kraftübertragungseinrichtung 7 angeordnet, welche ein Antriebsmoment zwischen beiden Komponenten überträgt.
  • Das Getriebe 6 umfasst nach Art eines herkömmlichen Doppelkupplungsgetriebes ein erstes Teilgetriebe 6.1 und ein zweites Teilgetriebe 6.2. Dabei ist einem jeden Teilgetriebe eine elektrische Antriebsmaschine 2, 3 zugeordnet. Die von den elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 erzeugten Antriebsmomente werden gemeinsam an die Kraftübertragungseinrichtung 7 übertragen.
  • Die Betätigung der Teilgetriebe 6.1 und 6.2 kann beispielsweise hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch erfolgen. Dazu ist jedem Teilgetriebe 6.1 und 6.2 jeweils ein nicht dargestellter herkömmlicher Aktor zugeordnet, welcher mittels einer Steuereinheit 9 oder deren Getriebesteuermodul 10 gesteuert und/oder geregelt wird.
  • Weiterhin ist im Antriebsstrang 1 jeder elektrischen Antriebsmaschine 2, 3 ein Motorsteuermodul 11 zugeordnet, welches unterschiedliche Betriebszustände, insbesondere Drehzahlen und/oder Sollmomente, an den elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 einstellt.
  • Das Motorsteuermodul 11 ist elektrisch mit einem herkömmlichen Spannungswandler 12 gekoppelt und der Spannungswandler 12 ist mit zumindest einer Hochvolt-Batterie 13 gekoppelt.
  • Weiterhin ist der Spannungswandler 12 mit einem herkömmlichen Bordnetz 14, welches eine herkömmliche Fahrzeugbatterie 15 umfasst, gekoppelt.
  • 2 zeigt schematisch eine Anordnung 18 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei umfasst die Anordnung 18 einen Fahrzeugführer 17 und eine Steuereinheit 9.
  • Dabei ist die Steuereinheit 9 im Antriebsstrang 1 angeordnet und elektrisch, beispielsweise mittels eines herkömmlichen Bussystems mit den einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs 1, insbesondere den elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 und dem Getriebe 6, und einem herkömmlichen, nicht dargestellten Fahrpedal gekoppelt.
  • Besonders bevorzugt kann die Steuereinheit 9 als herkömmliche kombinierte Motor-, und Getriebesteuereinheit ausgeformt sein, wobei die Steuereinheit 9 als integrierte Steuereinheit ausgebildet ist, bei welcher die einzelnen Funktionen zur Steuerung und/oder Regelung von elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 oder den Teilgetrieben 6.1 und 6.2 als Programmabläufe auf einem Mikroprozessor ablaufen. Dazu umfasst die Steuereinheit 9 beispielsweise zumindest ein Motorsteuermodul 11 und/oder zumindest ein Getriebesteuermodul 10.
  • Weiterhin umfasst die Steuereinheit 9 einen Triebstrangkoordinator 16 mittels dem anhand eines erfassten Fahrpedalwinkels αFP, eines Bremspedalwinkels αBP und/oder einer Wählhebelposition WhPos Sollmomente MEM1 und MEM2 der elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 und/oder Sollgangvorgaben GTG1 und GTG2 für die beiden Teilgetriebe 6.1 und 6.2 ermittelt werden.
  • Die ermittelten Sollmomente MEM1 und MEM2 für die elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 sowie die ermittelten Sollgangvorgaben GTG1 und GTG2 für die Teilgetriebe 6.1 und 6.2 werden anschließend an Motorsteuermodul 11 und/oder Getriebesteuermodul 10 weitergeleitet.
  • In der Steuereinheit 9 sind Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, z. B. Steuer-, Regel-, Auswerte- und/oder Analysemodule, die als Steuerprogramme und/oder Erfassungs- und Analyseprogramme implementiert sind, integriert. Der Steuereinheit 9 sind beispielsweise Sensorsignale der elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 und der Teilgetriebe 6.1 und 6.2 zuführbar, die jeweils von mindestens einem der Module zur Erzeugung von Steuersignalen und/oder Ausgabesignalen verarbeitet werden. Bei diesen nicht näher dargestellten Sensoren handelt es sich insbesondere um Drehmomentsensoren zur Erfassung von Momenten der elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 sowie Drehzahlsensoren zur Erfassung von Drehzahlen der elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 und der Teilgetriebe 6.1 und 6.2.
  • Die elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 sind direkt mechanisch mit jeweils einem Teilgetriebe 6.1, 6.2 gekoppelt und mittels der Steuereinheit 9 separat oder gemeinsam betreibbar. Dabei wirken die Teilgetriebe 6.1 und 6.2 bevorzugt gemeinsam auf die Antriebsachse 4 ein.
  • In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante wirkt jedes Teilgetriebe 6.1, 6,2 auf eine separate Antriebsachse 4 ein, so dass bei einem zweiachsigen Fahrzeug auf einfache Weise ein Allradantrieb ermöglicht ist.
  • In einer möglichen Ausführungsvariante sind die elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 derart dimensioniert, dass eine kurzzeitig maximal abgebbare Leistung einer einzelnen elektrischen Antriebsmaschine 2, 3 einer gemeinsam dauerhaft abgebbaren Leistung beider elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 entspricht. Somit ist das Fahrzeug mittels einer der elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 kurzzeitig mit ähnlichen Leistungsparametern betreibbar wie in einem dauerhaften Betrieb mittels beiden elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3.
  • Im Vergleich zu einem herkömmlichen Doppelkupplungsgetriebe werden die beiden Fahrkupplungen entfernt und jeweils durch eine elektrische Antriebsmaschine 2, 3 ersetzt, so dass im Getriebe 6 keine schlupfenden Elemente angeordnet sind.
  • Die herkömmlichen Synchronisierungen von Gangstellern des Doppelkupplungsgetriebes können vorteilhafterweise entfallen oder zumindest signifikant schwächer dimensioniert werden.
  • Weiterhin kann ein Rückwärtsgang entfallen oder durch einen weiteren Vorwärtsgang ersetzt werden.
  • Besonders vorteilhafterweise sind mittels des Triebstrangkoordinators 16 und/oder der Steuereinheit 9 aktuierte und koordinierte Gangwechsel der Teilgetriebe 6.1 und 6.2 zug- und schubkraftunterbrechungsfrei.
  • 3 zeigt schematisch in einem Diagramm einen Verlauf von Drehzahlen nEM1 und nEM2 und Sollmomenten MEM1 und MEM2 der elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 sowie ein an einer Antriebsachse 4 wirkendes Antriebsmoment MAM über eine Zeit t während eines Übergangs zwischen einem Betrieb des Antriebsstrangs 1 mit der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 zu einem Betrieb mit beiden elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3.
  • Dabei erfolgt zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 ein Antrieb des Fahrzeugs mittels der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3, während das erste Teilgetriebe 6.1 lastfrei geschaltet ist und die erste elektrische Antriebsmaschine 2 kein Antriebsmoment abgibt.
  • Dieser Betriebszustand tritt beispielsweise ein, wenn eine dauerhaft abgebbare Leistung einer der elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 ausreichend hoch ist, um den Fahrerwunsch einzustellen. Vorteilhafterweise ist die einzelne Antriebsmaschine 3 in dieser Situation im bestmöglichen Betriebspunkt, eine Unterstützung durch die weitere Antriebsmaschine 2 kann daher entfallen.
  • Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird eine anhand der Sollgangvorgabe GTG1 einzulegende Gangstufe am Teilgetriebe 6.1 synchronisiert. Dazu werden eine Drehzahl nEM1 und ein Sollmoment MEM1 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 2 erhöht.
  • Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 wird die synchronisierte Gangstufe am Teilgetriebe 6.1 eingelegt. Dabei ist das Sollmoment MEM1 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 2 auf nahezu Null reduziert.
  • Anschließend wird zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 das Sollmoment MEM1 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 2 in dem Maße erhöht wie das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 verringert wird, so dass zum Zeitpunkt t4 beide elektrische Antriebsmaschinen 2, 3 das Antriebsmoment MAM an der Antriebsachse 4 additiv erzeugen.
  • Dieser Betriebszustand tritt beispielsweise ein, wenn eine vom Fahrzeugführer angeforderte Antriebsleistung größer ist als eine dauerhaft abgebbare Leistung einer der elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3.
  • Weiterhin kann dieser Mischbetrieb energieverbrauchsgünstiger sein und deshalb durch den Triebstrangkoordinator 16 angefordert werden.
  • Wird das Antriebsmoment MAM an der Antriebsachse 4 mittels beiden Teilgetrieben 6.1 und 6.2 erzeugt oder übertragen, kann durch eine vorliegende Betriebssituation ein Gangwechsel auf einem der beiden Teilgetriebe 6.1, 6.2 notwendig werden. Dabei ergeben sich bei dem Getriebe 6 die gleichen vier Schaltarten wie für das herkömmliche Doppelkupplungsgetriebe. Dies sind Zug-Rückschaltungen, Zug-Hochschaltungen, Schub-Rückschaltungen oder Schub-Hochschaltungen.
  • Die einzelnen Schaltarten sind im Folgenden durch charakteristische Sollmoment- und Drehzahlverläufe dargestellt.
  • 4 zeigt schematisch in einem Diagramm einen Verlauf von Drehzahlen nEM1 und nEM2 und Sollmomenten MEM1 und MEM2 der elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 sowie ein an einer Antriebsachse 4 wirkendes Antriebsmoment MAM über eine Zeit t während einer Zug-Rückschaltung.
  • Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 wird das Fahrzeug mittels beiden elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 gemeinsam angetrieben. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird das Sollmoment MEM1 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 2 in dem Maße erhöht wie das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 verringert wird. Dabei wird das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 auf nahezu Null reduziert während das Sollmoment MEM1 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 2 auf den Wert des Antriebsmoments MAM erhöht wird, so dass das zweite Teilgetriebe 6.2 lastfrei geschaltet ist.
  • Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 wird am lastfreien Teilgetriebe 6.2 die bisherige Gangstufe deaktiviert und eine neutrale Gangstellung eingestellt.
  • Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 wird eine anhand der Sollgangvorgabe GTG1 einzulegende Gangstufe am Teilgetriebe 6.2 synchronisiert. Dazu werden eine Drehzahl nEM2 und ein Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 erhöht.
  • Zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 wird die synchronisierte Gangstufe am Teilgetriebe 6.2 eingelegt. Dabei ist das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 auf nahezu Null reduziert.
  • Anschließend wird zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 in dem Maße erhöht wie das Sollmoment MEM1 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 2 verringert wird, so dass ab dem Zeitpunkt t6 beide elektrische Antriebsmaschinen 2, 3 das Antriebsmoment MAM an der Antriebsachse 4 additiv erzeugen.
  • 5 zeigt schematisch in einem Diagramm einen Verlauf von Drehzahlen nEM1 und nEM2 und Sollmomenten MEM1 und MEM2 der elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 sowie ein an einer Antriebsachse 4 wirkendes Antriebsmoment MAM über eine Zeit t während einer Zug-Hochschaltung.
  • Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 wird das Fahrzeug mittels beiden elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 gemeinsam angetrieben. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird das Sollmoment MEM1 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 2 in dem Maße erhöht wie das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 verringert wird. Dabei wird das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 auf nahezu Null reduziert während das Sollmoment MEM1 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 2 auf den Wert des Antriebsmoments MAM erhöht wird, so dass das zweite Teilgetriebe 6.2 lastfrei geschaltet ist.
  • Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 wird am lastfreien Teilgetriebe 6.2 die bisherige Gangstufe deaktiviert und eine neutrale Gangstellung eingestellt.
  • Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 wird eine anhand der Sollgangvorgabe GTG1 einzulegende Gangstufe am Teilgetriebe 6.2 synchronisiert. Dazu werden eine Drehzahl nEM21 und ein Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 verringert.
  • Zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 wird die synchronisierte Gangstufe am Teilgetriebe 6.2 eingelegt. Dabei ist das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 auf Null erhöht.
  • Anschließend wird zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 in dem Maße erhöht wie das Sollmoment MEM1 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 2 verringert wird, so dass ab dem Zeitpunkt t6 beide elektrische Antriebsmaschinen 2, 3 das Antriebsmoment MAM an der Antriebsachse 4 additiv erzeugen.
  • 6 zeigt schematisch in einem Diagramm einen Verlauf von Drehzahlen nEM1 und nEM2 und Sollmomenten MEM1 und MEM2 der elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 sowie ein an einer Antriebsachse 4 wirkendes Antriebsmoment MAM über eine Zeit t während einer Schub-Rückschaltung.
  • Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 wird das Fahrzeug mittels beiden elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 gemeinsam verzögert, d. h. an den beiden elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 sind negative Sollmomente MEM1 und MEM2 eingestellt. Dieser Betriebszustand tritt beispielsweise beim so genannten Rekuperieren auf. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 in dem Maße erhöht wie das Sollmoment MEM1 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 2 verringert wird. Dabei wird das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 auf nahezu Null erhöht während das Sollmoment MEM1 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 2 auf den Wert des Antriebsmoments MAM verringert wird, so dass das zweite Teilgetriebe 6.2 lastfrei geschaltet ist.
  • Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 wird am lastfreien Teilgetriebe 6.2 die bisherige Gangstufe deaktiviert und eine neutrale Gangstellung eingestellt.
  • Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 wird eine anhand der Sollgangvorgabe GTG1 einzulegende Gangstufe am Teilgetriebe 6.2 synchronisiert. Dazu werden eine Drehzahl nEM2 und ein Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 erhöht.
  • Zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 wird die synchronisierte Gangstufe am Teilgetriebe 6.2 eingelegt. Dabei ist das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 auf nahezu Null reduziert.
  • Anschließend wird zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 in dem Maße verringert wie das Sollmoment MEM1 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 2 erhöht wird, so dass ab dem Zeitpunkt t6 beide elektrische Antriebsmaschinen 2, 3 das Antriebsmoment MAM an der Antriebsachse 4 additiv erzeugen.
  • 7 zeigt schematisch in einem Diagramm einen Verlauf von Drehzahlen nEM1 und nEM2 und Sollmomenten MEM1 und MEM2 der elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 sowie ein an einer Antriebsachse 4 wirkendes Antriebsmoment MAM über eine Zeit t während einer Schub-Hochschaltung.
  • Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 wird das Fahrzeug mittels beiden elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 gemeinsam verzögert, d. h. an den beiden elektrischen Antriebsmaschinen 2, 3 sind negative Sollmomente MEM1 und MEM2 eingestellt. Dieser Betriebszustand tritt beispielsweise beim so genannten Rekuperieren auf. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 in dem Maße erhöht wie das Sollmoment MEM1 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 2 verringert wird. Dabei wird das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 auf nahezu Null erhöht während das Sollmoment MEM1 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 2 auf den Wert des Antriebsmoments MAM verringert wird, so dass das zweite Teilgetriebe 6.2 lastfrei geschaltet ist.
  • Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 wird am lastfreien Teilgetriebe 6.2 die bisherige Gangstufe deaktiviert und eine neutrale Gangstellung eingestellt.
  • Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 wird eine anhand der Sollgangvorgabe GTG1 einzulegende Gangstufe am Teilgetriebe 6.2 synchronisiert. Dazu werden eine Drehzahl nEM2 und ein Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 reduziert.
  • Zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 wird die synchronisierte Gangstufe am Teilgetriebe 6.2 eingelegt. Dabei ist das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 auf nahezu Null erhöht.
  • Anschließend wird zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 das Sollmoment MEM2 der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 3 in dem Maße verringert wie das Sollmoment MEM1 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 2 erhöht wird, so dass ab dem Zeitpunkt t6 beide elektrische Antriebsmaschinen 2, 3 das Antriebsmoment MAM an der Antriebsachse 4 additiv erzeugen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsstrang
    2
    erste elektrische Antriebsmaschine
    3
    zweite elektrische Antriebsmaschine
    4
    Antriebsachse
    5
    Antriebsrad
    6
    Getriebe
    6.1
    erstes Teilgetriebe
    6.2
    zweites Teilgetriebe
    7
    Kraftübertragungseinrichtung
    8
    Differential
    9
    Steuereinheit
    10
    Getriebesteuermodul
    11
    Motorsteuermodul
    12
    Spannungswandler
    13
    Hochvolt-Batterie
    14
    Bordnetz
    15
    Fahrzeugbatterie
    16
    Triebstrangkoordinator
    17
    Fahrzeugführer
    18
    Anordnung
    nEM1
    Drehzahl erste elektrische Antriebsmaschine
    nEM2
    Drehzahl zweite elektrische Antriebsmaschine
    MEM1
    Sollmoment erste elektrische Antriebsmaschine
    MEM2
    Sollmoment zweite elektrische Antriebsmaschine
    MAM
    Antriebsmoment
    t
    Zeit
    αFP
    Fahrpedalwinkel
    αBP
    Bremspedalwinkel
    WhPos
    Wählhebelposition
    GTG1
    Sollgangvorgabe erstes Teilgetriebe
    GTG2
    Sollgangvorgabe zweites Teilgetriebe
    t1 bis t6
    Zeitpunkt

Claims (10)

  1. Antriebsstrang (1) mit zwei Antriebsmaschinen für ein Fahrzeug, bei welchem jeweils eine Antriebsmaschine mit einem Teilgetriebe (6.1, 6.2) mechanisch gekoppelt ist und auf selbiges einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschinen als elektrische Antriebsmaschinen (2, 3) ausgebildet und direkt mechanisch mit jeweils einem Teilgetriebe (6.1, 6.2) gekoppelt und separat oder gemeinsam betreibbar sind.
  2. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilgetriebe (6.1, 6.2) gemeinsam auf eine Antriebsachse (4) einwirken.
  3. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Teilgetriebe (6.1, 6.2) auf eine separate Antriebsachse (4) einwirkt.
  4. Antriebsstrang (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Antriebsmaschinen (2, 3) derart dimensioniert sind, dass eine kurzzeitig maximal abgebbare Leistung einer einzelnen elektrischen Antriebsmaschine (2, 3) einer gemeinsam dauerhaft abgebbaren Leistung beider elektrischen Antriebsmaschinen (2, 3) entspricht.
  5. Antriebsstrang (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Antriebsmaschinen (2, 3), die Teilgetriebe (6.1, 6.2) und/oder andere Komponenten des Antriebsstrangs (1) mittels eines Triebstrangkoordinators (16) gesteuert und/oder geregelt werden.
  6. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Triebstrangkoordinators (16) anhand eines erfassten Fahrpedalwinkels (αFP), eines Bremspedalwinkels (αBP) und/oder einer Wählhebelposition (WhPos) Sollmomente (MEM1 und MEM2) der elektrischen Antriebsmaschinen (2, 3) und/oder Sollgangvorgaben (GTG1 und GTG2) für die beiden Teilgetriebe (6.1, 6.2) ermittelbar sind.
  7. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Triebstrangkoordinators (16) Gangwechsel der Teilgetriebe (6.1, 6.2) zug- und schubkraftunterbrechungsfrei gesteuert und/oder geregelt sind.
  8. Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs (1) mit zwei Antriebsmaschinen für ein Fahrzeug, bei welchem jeweils eine Antriebsmaschine mit einem Teilgetriebe (6.1, 6.2) mechanisch gekoppelt ist und auf selbiges einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschinen als elektrische Antriebsmaschinen (2, 3) ausgebildet sind und mittels eines Triebstrangkoordinators (16) separat oder gemeinsam betrieben werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Übergang zwischen einem Betrieb des Antriebsstrangs (1) mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (2) zu einem Betrieb mit beiden elektrischen Antriebsmaschinen (2, 3) ein an der Antriebsachse (4) wirkendes Antriebsmoment (MAM) durch eine Verringerung des Sollmoments (MEM1) der ersten elektrischen Antriebsmaschine (2) und eine entsprechende Erhöhung des Sollmoments (MEM2) der zweiten elektrischen Antriebsmaschine (3) eingestellt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorbereitung und Einleitung eines Schaltvorgangs eines Teilgetriebes (6.1, 6.2) selbiges durch entsprechende Steuerung und/oder Regelung der zugeordneten elektrischen Antriebsmaschine (2, 3) lastfrei geschaltet wird, wobei das jeweils andere Teilgetriebe (6.1, 6.2) und die zugeordnete elektrische Antriebsmaschine (2, 3) das an der Antriebsachse (4) wirkende Antriebsmoment (MAM) aufbringen und/oder übertragen.
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