-
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
-
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen Anmeldung der Vereinigten Staaten Nr. 61/625,976, eingereicht am 18. April 2012, die hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum Ausgleichen eines Drehmoments zwischen Rädern eines Fahrzeugs mit einem elektrischen oder elektrischen Hybrid-Antriebsstrang.
-
HINTERGRUND
-
Ein Antriebsstrang eines typischen Fahrzeugs mit Vierradantrieb umfasst eine Kraftmaschine, ein Getriebe, ein Verteilergetriebe, eine vordere und eine hintere Antriebswelle und ein vorderes und ein hinteres Differential. Das Verteilergetriebe ist mit dem Getriebe betriebstechnisch verbunden, um Leistung zu den Vorder- und/oder Hinterrädern zu lenken. Die vordere Antriebswelle verbindet das Verteilergetriebe betriebstechnisch mit dem vorderen Differential und die hintere Antriebswelle verbindet das Verteilergetriebe betriebstechnisch mit dem hinteren Differential. Das vordere Differential treibt die Vorderräder an und das hintere Differential treibt die Hinterräder an. Während bestimmter Antriebsbedingungen wird das Verteilergetriebe betrieben, um Leistung nur zu den Hinterrädern zu lenken. Unter anderen Antriebsbedingungen, d. h. beim Vierradantrieb, wird das Verteilergetriebe betrieben, um Leistung zu sowohl den Vorder- als auch den Hinterrädern zu lenken.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Eine elektrische Antriebseinheit ist zum Antreiben eines ersten Rades und eines zweiten Rades eines Fahrzeugs konfiguriert. Die elektrische Antriebseinheit umfasst einen Rotor, einen Stator, einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz und ein Paar von Eingriffsmechanismen. Der Stator umgibt den Rotor radial um eine Antriebsachse. Der Rotor dreht sich um die Antriebsachse relativ zum Stator. Der erste Planetenradsatz ist mit dem Rotor betriebstechnisch verbunden und ist um die Antriebsachse in Ansprechen auf die Drehung des Rotors um die Antriebsachse drehbar, um ein Drehmoment auf das erste Rad zu übertragen. Der zweite Planetenradsatz ist mit dem Rotor entgegengesetzt zum ersten Planetenradsatz betriebstechnisch verbunden und ist um die Antriebsachse in Ansprechen auf die Drehung des Rotors um die Antriebsachse drehbar, um ein Drehmoment auf das zweite Rad zu übertragen. Der Rotor ist betriebstechnisch entlang der Antriebsachse zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz angeordnet. Die Drehung des Rotors bewirkt, dass sich jeder der Planetenradsätze um die Antriebsachse dreht. Jeder Eingriffsmechanismus ist dazu konfiguriert, mit einem jeweiligen des ersten und des zweiten Planetenradsatzes selektiv in Eingriff zu kommen, um das auf das jeweilige Rad übertragene Drehmoment zu verändern.
-
Ein Fahrzeug umfasst ein erstes Rad, ein zweites Rad, einen Controller und eine elektrische Antriebseinheit. Der Controller ist zum Übertragen eines Signals konfiguriert. Die elektrische Antriebseinheit umfasst einen Rotor, einen Stator, einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz und ein Paar von Eingriffsmechanismen. Der Stator umgibt den Rotor radial um eine Antriebsachse. Der Rotor dreht sich um die Antriebsachse relativ zum Stator. Der erste Planetenradsatz ist betriebstechnisch mit dem Rotor verbunden und ist um die Antriebsachse in Ansprechen auf die Drehung des Rotors um die Antriebsachse drehbar, um ein Drehmoment auf das erste Rad zu übertragen. Der zweite Planetenradsatz ist mit dem Rotor entgegengesetzt zum ersten Planetenradsatz betriebstechnisch verbunden und ist um die Antriebsachse in Ansprechen auf die Drehung des Rotors um die Antriebsachse drehbar, um ein Drehmoment auf das zweite Rad zu übertragen. Der Rotor ist betriebstechnisch entlang der Antriebsachse zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz angeordnet. Die Drehung des Rotors bewirkt, dass sich jeder des ersten und des zweiten Planetenradsatzes um die Antriebsachse dreht. Das Paar von Eingriffsmechanismen ist mit dem Controller betriebstechnisch verbunden. Jeder Eingriffsmechanismus ist dazu konfiguriert, mit einem jeweiligen des ersten und des zweiten Planetenradsatzes selektiv in Eingriff zu kommen, um das auf das jeweilige Rad übertragene Drehmoment in Ansprechen auf das Empfangen eines Signals vom Controller zu verändern.
-
Es wird ein Verfahren zum Lenken eines Drehmoments [engl.: Torque Vectoring] zwischen einem ersten Rad und einem zweiten Rad eines Hybridfahrzeugs geschaffen. Das Verfahren enthält das Übertragen von Leistung von einer Energiespeichervorrichtung zu einem Motor einer elektrischen Antriebseinheit. Der Motor wird betrieben, um einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz um eine Antriebsachse zu drehen. Ein Eingriffsmechanismus, der einem des ersten und des zweiten Planetenradsatzes entspricht, wird selektiv betätigt, um wiederum ein Drehmoment vom Motor auf das entsprechende Rad zu übertragen.
-
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und besten Arten zur Ausführung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und beigefügten Ansprüchen leicht ersichtlich.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Mit Bezug auf die Figuren, die beispielhafte Ausführungsformen sind und in denen gleiche Elemente gleich nummeriert sind, gilt:
-
1 ist eine schematische perspektivische Unteransicht eines Fahrzeugs, die einen Hybrid-Antriebsstrang mit einem vorderen Endantrieb und einem hinteren Endantrieb zum Antreiben des Hybridfahrzeugs darstellt;
-
2 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer elektrischen Antriebseinheit (EDU) des hinteren Endantriebs von 1; und
-
3 ist eine schematische teilweise Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Fahrzeugs von 1, die den vorderen Endantrieb und den hinteren Endantrieb jeweils mit der EDU von 2 darstellt.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 ein Fahrzeug 10 mit einem Antriebsstrang 12. Das Fahrzeug 10 umfasst ein Fahrwerk 14. Der Antriebsstrang 12 umfasst einen vorderen Endantrieb 16 und einen hinteren Endantrieb 18, die jeweils durch das Fahrwerk 14 abgestützt sind. Einer oder beide des vorderen Endantriebs 16 und des hinteren Endantriebs 18 beziehen Leistung von einer Energiespeichervorrichtung 20, um das Hybridfahrzeug 10 anzutreiben. Die Energiespeichervorrichtung 20 ist eine Batterie, eine Brennstoffzelle, ein Ultrakondensator und dergleichen, der zusätzlich zu einer Standard-Nebenaggregatsbatterie zum Betreiben von Nebenaggregaten des Fahrzeugs 10 wie z. B. Scheinwerfern, eines Radios usw. vorhanden sein kann. Das Fahrzeug 10 umfasst ein Paar von Vorderrädern 22 und ein Paar von Hinterrädern 24, 26. Die Hinterräder 24, 26 umfassen ein erstes Hinterrad 24 und ein zweites Hinterrad 26. Der vordere Endantrieb 16 ist mit den Vorderrädern 22 betriebstechnisch verbunden, um ein Drehmoment zu den Vorderrädern 22 zu liefern und das Fahrzeug 10 anzutreiben. Ebenso ist der hintere Endantrieb 18 betriebstechnisch mit dem ersten Hinterrad 24 und dem zweiten Hinterrad 26 verbunden, um ein Drehmoment zu den Hinterrädern 24, 26 zu liefern und das Fahrzeug 10 anzutreiben.
-
Der vordere Endantrieb 16 umfasst eine Kraftmaschine 28 und ein Getriebe 30. Der hintere Endantrieb 18 umfasst eine elektrische Antriebseinheit 34 (EDU). Die Energiespeichervorrichtung 20 ist wiederaufladbar und weist eine ausreichende elektrische Kapazität auf, um die Funktionalität der EDU 34 zu unterstützen. Ein Controller 36 ist mit der EDU 34 und der Energiespeichervorrichtung 20 betriebstechnisch verbunden. Da der Antriebsstrang 12 sowohl eine Energiespeichervorrichtung 20 als auch eine Kraftmaschine 28 umfasst, ist der in der Ausführungsform in 1 gezeigte Antriebsstrang 12 ein Hybrid-Antriebsstrang und ebenso ist das in der Ausführungsform in 1 gezeigte Fahrzeug 10 ein Hybridfahrzeug.
-
Die EDU 34 ist dazu konfiguriert, selektiv unterschiedliche Mengen an Drehmoment zu jedem der Hinterräder 24, 26 zu liefern. Daher ersetzt die EDU 34 ein mechanisches Differential, das ansonsten verwendet werden kann. Während das mechanische Differential nur eine Drehzahl zwischen dem ersten und dem zweiten Hinterrad 24, 26 ausgleichen könnte, kann der unabhängige Betrieb der Hinterräder 24, 26 über die EDU 34 sowohl einen Drehzahl- als auch Drehmomentausgleich zwischen dem ersten und dem zweiten Hinterrad 24, 26 ermöglichen. Für den Drehzahlausgleich kann sich das erste Hinterrad 24 mit einer anderen Drehzahl drehen als das zweite Hinterrad 26. Wenn beispielsweise eines oder beide der Hinterräder 24, 26 sich auf einem rutschigen Asphalt befinden, kann die Drehzahl von einem oder beiden der Hinterräder 24, 26 verlangsamt werden, um die Bodenhaftung zwischen dem Hinterrad (den Hinterrädern) 24, 26 und dem Asphalt zu verbessern. Für den Drehmomentausgleich kann ein unterschiedliches Drehmoment auf das erste und das zweite Hinterrad 24, 26 unter Verwendung eines einzelnen Motors 38 aufgebracht werden, um eine Drehmomentlenkung (Torque Vectoring) zu erreichen. Die Drehmomentlenkung ermöglicht das gleichzeitige Aufbringen eines ersten gewählten Drehmoments auf eines der Hinterräder 24, 26 und eines zweiten gewählten Drehmoments in derselben Richtung auf das andere Hinterrad 24, 26. Wenn die Wirkung der EDU 34 mit der selektiven Wirkung der Fahrzeugbetriebsbremsen (nicht dargestellt) kombiniert wird, kann die Drehmomentlenkung sowohl ein positives als auch ein negatives Drehmoment umfassen, d. h. eine Beschleunigung von einem der Hinterräder 24, 26, während das andere der Hinterräder 24, 26 verlangsamt wird.
-
Mit Bezug auf 2 umfasst die EDU 34 einen Elektromotor-Generator 38, einen ersten und einen zweiten Ausgang 40, 42, einen ersten und einem zweiten Planetenradsatz 44, 46, eine erste und eine zweite Antriebswelle 48, 50 und ein Paar von Eingriffsmechanismen 52. Der Elektromotor-Generator 38 ist ein Motor 38, der einen Rotor 54 und einen Stator 56 umfasst. Die EDU 34 bezieht Leistung von der Energiespeichervorrichtung 20, um selektiv ein Drehmoment zu mindestens einem der Hinterräder 24, 26 in Ansprechen auf ein vom Controller 36 empfangenes Signal zu liefern. Mit anderen Worten, der Controller 36 ist dazu konfiguriert, den Fluss von Leistung zwischen der EDU 34 und der Energiespeichervorrichtung 20 zu steuern. Der Stator 56 umgibt den Rotor 54 radial um eine Antriebsachse 58. Der Rotor 54 ist für eine Drehung relativ zum Stator 56 um die Antriebsachse 58 konfiguriert. Der erste Ausgang 40 und der zweite Ausgang 42 erstrecken sich jeweils axial vom Rotor 54 entlang der Antriebsachse 58 zueinander entgegengesetzt. Daher ist der Rotor 54 axial zwischen dem ersten Ausgang 40 und dem zweiten Ausgang 42 entlang der Antriebsachse 58 angeordnet. Der erste Ausgang 40 ist betriebstechnisch am ersten Hinterrad 24 befestigt und der zweite Ausgang 42 ist betriebstechnisch am zweiten Hinterrad 26 befestigt, um selektiv das erste Rad entlang einer ersten Rollachse 60 zu drehen und das zweite Hinterrad 26 selektiv entlang einer zweiten Rollachse 62 zu drehen.
-
Der erste Planetenradsatz 44 ist mit dem Rotor 54 über den ersten Ausgang 40 betriebstechnisch verbunden und der zweite Planetenradsatz 46 ist mit dem Rotor 54 über den zweiten Ausgang 42 betriebstechnisch verbunden. Der erste und der zweite Planetenradsatz 44, 46 sind zur Drehung um die Antriebsachse 58 in Ansprechen auf die Drehung des Rotors 54 um die Antriebsachse 58 konfiguriert.
-
Der erste Ausgang 40 kann eine erste Motorwelle 64 umfassen und der zweite Ausgang 42 kann eine zweite Motorwelle 66 umfassen. Jede Motorwelle 64, 66 kann ein Sonnenrad 68 umfassen, das mit dem Rest des jeweiligen Planetenradsatzes 44, 46 in Verzahnungsbeziehung steht. Daher bewirkt die Drehung der Motorwelle 64, 66, dass das jeweilige Sonnenrad 68 den entsprechenden ersten und zweiten Planetenradsatz 44, 46 um die Antriebsachse 58 antreibt.
-
Jeder Planetenradsatz 44, 46 umfasst mehrere Planetenräder 70 in Verzahnungsbeziehung mit dem Sonnenrad 68. Jedes Planetenrad 70 ist drehbar an einem Träger 72 befestigt. Ein Hohlrad 74 umgibt radial die Planetenräder 70, so dass die Planetenräder 70 auch mit dem Hohlrad 74 in Verzahnungsbeziehung stehen. Die erste Antriebswelle 48 ist mit dem Träger 72 des ersten Planetenradsatzes 44 drehbar verbunden und die zweite Antriebswelle 50 ist mit dem Träger 72 des zweiten Planetenradsatzes 46 drehbar verbunden. Die erste und die zweite Antriebswelle 48, 50 sind jeweils mit dem jeweiligen ersten und zweiten Hinterrad 24, 26 drehbar verbunden. Daher bewirkt die Drehung des Trägers 72 um die Antriebsachse 58 eine entsprechende Drehung des ersten und/oder des zweiten Hinterrades 24, 26.
-
Mit fortgesetztem Bezug auf 2 sind die Eingriffsmechanismen 52 jeweils dazu konfiguriert, mit dem jeweiligen Hohlrad 74 selektiv in Eingriff zu kommen, um eine Drehung des Hohlrades 74 um die Antriebsachse 58 zu verhindern oder ansonsten zu begrenzen. Wenn der Eingriffsmechanismus 52 mit dem Hohlrad 74 in Eingriff steht, kann die Drehung des Hohlrades 74 um die Antriebsachse 58 relativ zur Drehung des Rotors 54 verlangsamt werden oder kann vollständig gestoppt werden. Folglich wird dann bewirkt, dass der entsprechende Träger 72 sich relativ zum jeweiligen Hohlrad 74 dreht, was bewirkt, dass ein Drehmoment auf die entsprechende Antriebswelle 48, 50 und das entsprechende Hinterrad 24, 26 übertragen wird. Die Fähigkeit, das auf das Hohlrad 74 aufgebrachte Drehmoment unter Verwendung des Eingriffsmechanismus 52 zu verändern, ermöglicht, dass das Drehmoment für das jeweilige Hinterrad 24, 26 selektiv gesteuert wird. Bei Abwesenheit des Eingriffs des Hohlrades 74 mit dem Eingriffsmechanismus 52 kann sich ebenso das Hohlrad 74 frei um die Antriebsachse 58 mit ungefähr derselben Drehzahl wie der Rotor 54 drehen, während sich der Träger 72 frei in Bezug auf die Antriebsachse 58 drehen kann. In diesem Fall wird, da das Drehmoment nicht auf das Hohlrad 74 aufgebracht wird, kein Drehmoment auf das entsprechende Hinterrad 24, 26 übertragen. Wenn jedoch der Eingriffsmechanismus 52 nur teilweise mit dem jeweiligen Hohlrad 74 in Eingriff steht, kann die Drehzahl des Hohlrades 74 auf weniger als die Drehzahl des Rotors 54 verringert werden, der Träger 72 kann sich mit einer Drehzahl drehen, die geringer ist, als wenn das Hohlrad 74 vollständig uneingeschränkt wäre und sich mit der Drehzahl des Rotors 54 drehen würde. An sich kann die selektive Anwendung des Eingriffsmechanismus 52 verwendet werden, um zu ermöglichen, dass die Drehzahl des entsprechenden Hinterrads 24, 26 von der Drehzahl des anderen Hinterrads 24, 26 abweicht, und um die Menge an Drehmoment zu steuern, das auf das entsprechende Hinterrad 24, 26 übertragen wird. Insbesondere ist das auf jedes Hinterrad 24, 26 aufgebrachte Drehmoment proportional zu dem auf das Hohlrad 74 durch den Eingriffsmechanismus 52 aufgebrachte Drehmoment, vorausgesetzt, dass ein ausreichendes Drehmoment durch den Rotor 54 aufgebracht wird, um gleichzeitig ein ausreichendes Drehmoment zu jedem Sonnenrad 68 zu liefern. Alternativ kann das auf eines der Räder 24, 26 wie z. B. das linke Rad 24 aufgebrachte Ausgangsdrehmoment zu dem auf das Hohlrad 74 durch den Eingriffsmechanismus 52 aufgebrachten Drehmoment proportional sein, während das auf das andere der zwei Räder 24, 26 wie z. B. das rechte Rad 26 aufgebrachte Ausgangsdrehmoment dann zum Ausgleich zwischen dem durch den Rotor 54 aufgebrachten Drehmoment und der Menge an Drehmoment, die vom Sonnenrad 68 absorbiert wird, das den Planetenradsatz 44 antreibt, der mit dem einen Rad 24, 26 verbunden ist, proportional ist. Wie nachstehend genauer erläutert, kann folglich jeder Eingriffsmechanismus 52 unabhängig gesteuert werden, um das auf das entsprechende Hinterrad 24, 26 übertragene Drehmoment zu verändern.
-
Der Eingriffsmechanismus 52 kann ein Gleitelement 76 und einen Aktuator 78 umfassen. Der Aktuator 78 ist mit dem Controller 36 betriebstechnisch verbunden und das Gleitelement 76 ist mit dem Aktuator 78 betriebstechnisch verbunden. Der Aktuator 78 ist dazu konfiguriert, in Ansprechen auf das Empfangen eines Signals vom Controller 36 zu betätigen. Das Gleitelement 76 kann eine Kupplungsbremse sein. Insbesondere kann die Kupplungsbremse eine Nass- oder Trockenscheibenkupplung, eine Magnetpulverkupplung, eine Kupplung mit magnetorheologischem Fluid, eine Bandbremse 80, wie in 2 gezeigt, eine Mehrfachwicklungsbandbremse und dergleichen sein. Das Gleitelement 76 kann vorzugsweise durch den Aktuator 78 gesteuert werden, d. h. durch einen durch eine Spule fließenden elektrischen Strom. Im Fall der Bandbremse 80 kann beispielsweise ein ”schwebendes” Solenoid 82 verwendet werden, um die Enden des Bandes zueinander hin zu ziehen, und so dass die Kombination der Bandbremse 80 und des Solenoids 82 vorwärts und rückwärts dieselbe Verstärkung aufweist, wie dem Fachmann auf dem Gebiet von Bremsmechanismen bekannt ist. Die Drehung der Hohlräder 74 um die Antriebsachse 58 kann durch das gesteuerte Gleitelement 76 gehalten werden. Ungleiche Drehmomente können dann auf die Hinterräder 24, 26 übertragen werden. Das Drehmoment kann auf den Eingriffsmechanismus 52 über das entsprechende Solenoid 82 aufgebracht werden. Jedes Gleitelement 76 kann als Drehmomentbegrenzer wirken, um Bremsereignisse zu schaffen, die ansonsten ein sehr hohes Drehmoment am Motor-Generator und an der Verzahnung erzeugen würden, wie z. B. Bremsereignisse, die mit den Rädern 24, 26 auf rutschigen Oberflächen stattfinden. Das heißt, das maximale Drehmoment, das von der Antriebswelle 48, 50 über jeden Planetenradsatz 44, 46 übertragen wird, um auf die Trägheit des Rotors 54 zu wirken, ist durch das maximale Drehmoment begrenzt, das vom Hohlrad 74 auf den Eingriffsmechanismus 52 übertragen wird. Die Drehmomentbegrenzungs-Gleitfunktion ist vorgesehen, da ein großer Bruchteil des maximalen Drehmoments, das durch die Bremsen erzeugt werden kann, ansonsten auf den Endantrieb aufgebracht werden kann, was weit über der Fähigkeit des Endantriebs, selbst ein Drehmoment zu liefern, liegen würde.
-
Jedes Sonnenrad 68 kann mit der jeweiligen Welle des Motors 38 einteilig sein, die massiv sein kann oder nur ein Ölloch entlang ihrer Antriebsachse 58 umfassen kann. An sich können die Sonnenräder 68 einen minimalen Durchmesser aufweisen und die Planetenradsätze 44, 46 können ein ausreichendes Verhältnis aufweisen, damit ein kleiner Motor-Generator einen ausreichenden Antrieb und ein Drehmoment zum regenerativen Bremsen zu beiden Hinterrädern 24, 26 gleichzeitig liefert. Der erste und der zweite Planetenradsatz 44, 46 können einstufige Planetenradsätze 44, 46 mit hohem Verhältnis sein, die ein sehr kleines Sonnenrad 68 erfordern, so dass sie einen praktischen Gesamtdurchmesser, niedrige mechanische Drehverluste aufweisen und leichtgewichtig sind. Daher könnte ein kleiner Sonnenraddurchmesser kein Loch in seinem Zentrum aufweisen, um eine Achse aufzunehmen, und eine koaxiale Anordnung mit einem einzelnen Motor, einem einzelnen Zahnradsatz und einem Differential für beide Achsen wäre daher unpraktisch. Obwohl es möglich wäre, eine EDU 34 mit einer ähnlichen Funktion unter Verwendung von Verzahnungs- und Drehkupplungen mit parallelen Achsen auf jeder Seite (nicht dargestellt) zu konstruieren, hat die Verwendung von Planetenradsätzen 44, 46, wie in der Ausführungsform in 2 gezeigt, die Vorteile, dass die Verwendung von nicht rotierenden Bandbremsen 80, die leichter zu betätigen sind, als Teile der Eingriffsmechanismen 52 ermöglicht wird, und eine koaxiale Anordnung des Motors 38 und der Antriebswellen 48, 50 auf derselben Antriebsachse 58 ermöglicht wird, was relativ kompakt ist und mehr Raum für Fracht, Fahrgäste oder andere Komponenten im Hybridfahrzeug 10 ermöglicht.
-
In einer Ausführungsform ist ein erster Drehzahlsensor 84 mit dem ersten Hinterrad 24 zum Erfassen einer Drehzahl des ersten Hinterrades 24 betriebstechnisch verbunden. Ein zweiter Drehzahlsensor 86 ist mit dem zweiten Hinterrad 26 zum Erfassen einer Drehzahl des zweiten Hinterrades 26 betriebstechnisch verbunden. In Ansprechen auf die Erfassung der Drehzahlen von jedem der Hinterräder 24, 26 können eines oder beide der auf die Hinterräder 24, 26 aufgebrachten Drehmomente geändert werden, um Bedingungen der Straße zu erfüllen. Wenn beispielsweise eines oder mehrere der Räder 24, 26 sich auf rutschigem Asphalt befinden und die Drehzahl zwischen dem ersten und dem zweiten Hinterrad 24, 26 unterschiedlich ist, wie durch den ersten und/oder zweiten Drehzahlsensor 84, 86 erfasst, kann ein Signal vom Controller 36 zum entsprechenden Eingriffsmechanismus 52 gesendet werden, um das Drehmoment am Hinterrad 24, 26, das die höhere Drehzahl aufweist und daher die Bodenhaftung mit dem Asphalt verloren haben kann, zu verringern. Das Signal würde dazu dienen, das Drehmoment vom Motor 38 auf das Hinterrad 24, 26 umzuleiten, das Bodenhaftung mit dem Asphalt hat, um das Hybridfahrzeug 10 anzutreiben, während die Drehung des anderen Hinterrades 24, 26, das sich auf dem rutschigen Asphalt befindet, nicht beschleunigt wird.
-
In einer anderen Ausführungsform kann der hintere Endantrieb 18 verwendet werden, um die Kraftstoffsparsamkeit des Hybridfahrzeugs 10 durch Anfahren des Hybridfahrzeugs 10 aus einem Stopp unter Verwendung nur des Motors 38, bevor der vordere Endantrieb 16 aktiviert wird, zu verbessern. Nachdem das Hybridfahrzeug 10 angefahren ist, kann der Motor 38 deaktiviert werden oder nicht. Das Hybridfahrzeug 10 kann beispielsweise durch den hinteren Endantrieb 18, einschließlich der EDU 34, unter Verwendung von elektrischer Leistung, die von der Batterie 20 durch den Controller 36 zugeführt wird, ohne die Wirkung des vorderen Endantriebs 16, einschließlich der Kraftmaschine 28, unter jenen Bedingungen angetrieben werden, unter denen es weniger effizient wäre, die Kraftmaschine zu betreiben, als die Batterie 20 wiederaufzuladen, ob mit der Kraftmaschine oder irgendeiner äußeren Quelle zu irgendeinem späteren Zeitpunkt.
-
In einer Ausführungsform ist der Motor 38 ein Induktionsmotor. Ein Typ von Induktionsmotor ist ein 3-Phasen-Wechselstrominduktionsmotor, bei dem Leistung zu einer Drehvorrichtung innerhalb des Induktionsmotors durch elektromagnetische Induktion zugeführt wird. Es sollte erkannt werden, dass die Motoren nicht auf einen Induktionsmotor begrenzt sind, sondern ein beliebiger Typ von dem Fachmann auf dem Gebiet bekanntem Motor sein können. Alternativ kann der Motor 38 einen Rotor 54 aufweisen, der mit starken Permanentmagneten an seiner Oberfläche oder in seine Oberfläche eingebettet ausgestattet sein kann, und die Eingriffsmechanismen 52 können verwendet werden, um zu ermöglichen, dass sich die Räder 24, 26 mit hohen Drehzahlen drehen, ohne den Rotor 54 zu drehen, um Widerstandsverluste im Antriebsstrang 12 zu begrenzen, die ansonsten durch eine Drehung eines Motors mit starken Permanentmagneten mit hoher Drehzahl verursacht werden würden.
-
Zusätzlich zur Verwendung des Motors 38, um die Hinterräder 24, 26 anzutreiben, um das Hybridfahrzeug 10 anzutreiben, kann der Motor 38 betrieben werden, um das Fahrzeug 10 durch Verringern der Drehgeschwindigkeit der Hinterräder 24, 26 zu verlangsamen. In dieser Ausführungsform kann der Motor 38 als Generator konfiguriert sein, um Leistung zum Wiederaufladen der Energiespeichervorrichtung 20 zu erzeugen, d. h. ”regeneratives Bremsen”. Wenn der Motor 38 betrieben wird, um die Drehung der Hinterräder 24, 26 zu verlangsamen, wird elektrische Energie innerhalb des Motors 38 erzeugt. Das heißt, der Motor 38 wirkt als Generator, um das Fahrzeug zu verlangsamen. Kinetische Energie, die mit der Bewegung des Hybridfahrzeugs 10 verbunden ist, wird innerhalb des Motors 38 in elektrische Energie umgewandelt. Der Controller 36 kann zwischen dem Motor 38 und der Energiespeichervorrichtung 20 angeordnet sein. Eine der Funktionen des Controllers 36 oder eines separaten Umrichters (nicht dargestellt) besteht darin, die elektrische Wechselstromenergie innerhalb des Motors 38 in Gleichstrom für die Energiespeichervorrichtung 20 umwandeln. Die elektrische Energie fließt vom Motor 38 und wird in der Energiespeichervorrichtung 20 als Gleichstrom absorbiert, um die Energiespeichervorrichtung 20 wiederaufzuladen. Der Controller 36 kann auch innerhalb des Hybridfahrzeugs 10 angeordnet sein, um ein Signal zu erfassen oder zu empfangen, dass die Drehzahl von einem oder beiden der Hinterräder 24, 26 verringert werden muss. Der Controller 36 oder ein separater Wechselrichter (nicht dargestellt) kann arbeiten, um Gleichstrom von der Energiespeichervorrichtung 20 in Wechselstrom zu wechselrichten, der erforderlich ist, um den Motor 38 zu betreiben. Der Controller 36 oder ein separater Wechselrichter (nicht dargestellt) kann arbeiten, um Gleichstrom von der Energiespeichervorrichtung 20 in Wechselstrom zu wechselrichten, der erforderlich ist, um Komponenten wie z. B. einen Motor (nicht dargestellt), der mit der Kraftmaschine 28 gekoppelt ist, oder innerhalb des Getriebes 30 zu betreiben.
-
Wenn das Drehmoment für die Hinterräder 24, 26 zu groß wird, d. h. beide Hinterräder 24, 26 auf Eis arbeiten, wird außerdem eine endliche Menge an Reibungsdrehmoment zwischen dem Eingriffsmechanismus 52 und dem entsprechenden Hohlrad 74 zugelassen. An sich wird das Hohlrad 74 relativ zum Eingriffsmechanismus 52 gleiten lassen, um die Verlangsamung des Motors 38 während des plötzlichen Stopps der Hinterräder 24, 26, d. h. Anwendung der Bremsen des Fahrzeugs, zu verringern. Alternativ kann der Controller 36 dazu konfiguriert sein, die Anwendungsrate der Bremsen zu verringern oder das durch den Motor 38 aufgebrachte Drehmoment zu verändern, wenn das Drehmoment an den Ausgängen 40, 42 zu hoch wird.
-
In einer Ausführungsform kann mit Bezug auf 1 die EDU 34 im Hybridfahrzeug 10 vorgesehen sein, um auf das Rutschen zwischen den Hinterrädern 24, 26 und dem Asphalt zu reagieren. In dieser Ausführungsform kann der Eingriffsmechanismus 52 derart konfiguriert sein, dass das Gleitelement 76 nicht mit dem Hohlrad 74 in Eingriff kommt, wenn nicht der Aktuator 78 betätigt wird.
-
In einer anderen Ausführungsform können mit Bezug auf 3 der vordere Endantrieb 16 und der hintere Endantrieb 18 jeweils eine EDU 34 umfassen, um selektiv ein Drehmoment zu einem oder mehreren der Vorder- und/oder Hinterräder 22, 24, 26 des Fahrzeugs zu liefern. In dieser Ausführungsform kann das Fahrzeug 10 ein vollständig elektrisches Fahrzeug 10, das keine Kraftmaschine umfasst, oder ein Hybridfahrzeug mit einer Kraftmaschine (nicht dargestellt) sein und die einzige Quelle des mechanischen Antriebs für das Fahrzeug 10 kann die EDU 34 sein. Daher können an den Vorderrädern 22 auch jeweilige Drehzahlsensoren 84, 86 betriebstechnisch angebracht sein. Alternativ kann ein vollständig elektrisches Fahrzeug 10 vorgesehen sein, das nur einen vorderen Endantrieb 16 mit einer EDU 34 oder einen hinteren Endantrieb 18 mit einer EDU 34 umfasst. In diesen Ausführungsformen können die Eingriffsmechanismen 52 derart konfiguriert sein, dass das Gleitelement 76 ständig mit dem Hohlrad 74 in Eingriff steht, wenn nicht der Aktuator 78 betätigt wird, um den Eingriff des Hohlrades 74 zu verringern oder zu stoppen. An sich wird standardmäßig das Drehmoment ständig auf das jeweilige Rad (die jeweiligen Räder) 22, 24, 26 aufgebracht, wenn nicht der Aktuator 78 betätigt wird. Das Gleitelement 76 kann in ständigen Eingriff mit dem Hohlrad 74 über ein Federelement (nicht dargestellt) und dergleichen vorbelastet sein.
-
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Erfindung, der Schutzbereich der Erfindung ist jedoch nur durch die Ansprüche definiert. Obwohl einige der besten Arten und andere Ausführungsformen zur Ausführung der beanspruchten Erfindung im Einzelnen beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung.
