DE102017112173B4

DE102017112173B4 - Hinterachsdifferential für ein fahrzeug mit drehmomentverteilung zwischen den achsen

Info

Publication number: DE102017112173B4
Application number: DE102017112173.0A
Authority: DE
Inventors: Shaun X. Zhao; Michael J. Palecek
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2023-08-31
Anticipated expiration: 2037-06-02
Also published as: DE102017112173A1; CN107461476B; CN107461476A; US9689485B1

Abstract

Hinterachsdifferential für ein Fahrzeug (10), umfassend:ein Differential (18);eine Kardanwelle (16), die konfiguriert ist, um das Differential (18) antriebsmäßig mit einer Triebkraftquelle (12) zu koppeln;eine erste Halbwelle (26), die konfiguriert ist, um das Differential (18) antriebsmäßig mit einem ersten Laufrad (30) zu koppeln;eine zweite Halbwelle (28), die konfiguriert ist, um das Differential (18) antriebsmäßig mit einem zweiten Laufrad (32) zu koppeln;einen ersten Elektromotor (46) mit einer ersten Abtriebswelle;einen zweiten Elektromotor (58) mit einer zweiten Abtriebswelle;eine erste Antriebseinheit (34), die konfiguriert ist, um ein gesteuertes Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Halbwelle (26) und der ersten Abtriebswelle gezielt zu begrenzen; undeine zweite Antriebseinheit (36), die konfiguriert ist, um ein gesteuertes Drehzahlverhältnis zwischen der zweiten Halbwelle (28) und der zweiten Abtriebswelle gezielt zu begrenzen; dadurch gekennzeichnet , dassdas Hinterachsdifferential ferner eine erste Bremse (48) und eine zweite Bremse (60) umfasst;wobei die erste Antriebseinheit (34) einen ersten Planetenradsatz mit einem ersten Sonnenrad (38), das fest mit der ersten Abtriebswelle gekoppelt ist, einen ersten Planetenträger (42), der fest mit der ersten Halbwelle (26) gekoppelt ist, und ein erstes Hohlrad (44) umfasst;wobei die zweite Antriebseinheit (36) einen zweiten Planetenradsatz mit einem zweiten Sonnenrad (50), das fest mit der zweiten Abtriebswelle gekoppelt ist, einen zweiten Planetenträger (54), der fest mit der zweiten Halbwelle (28) gekoppelt ist, und ein zweites Hohlrad (56) umfasst; undwobei die erste Bremse (48) konfiguriert ist, um das erste Hohlrad gezielt gegen eine Drehung zu sichern, und die zweite Bremse (60) konfiguriert ist, um das zweite Hohlrad gezielt gegen eine Drehung zu sichern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft ein Hinterachsdifferential gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Hybridelektrofahrzeug.
Ein gattungsgemäßes Hinterachsdifferential geht der Art nach im Wesentlichen aus der DE 699 37 626 T2 hervor.
EINFÜHRUNG
Fahrzeugantriebsstränge integrieren im Allgemeinen einen Motor, ein Getriebe und ein Differential. Das Differential ist eine Vorrichtung, die Antriebsmoment vom Getriebe empfängt und das Drehmoment an mindestens zwei Halbwellen verteilt, die wiederum die Laufräder des Fahrzeugs antreiben. Das Differential ist konfiguriert, um den jeweiligen Halbwellen zu ermöglichen, sich mit unterschiedlichen Drehzahlen zu drehen und damit unterschiedliche Laufraddrehzahlen, z.B. während einer Kurvenfahrt, aufzunehmen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird ein Hinterachsdifferential für ein Fahrzeug vorgestellt, das sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 auszeichnet.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Hinterachsdifferential zusätzlich ein Gehäuse. Bei solchen Ausführungsformen befinden sich das Differential, die erste Halbwelle, die zweite Halbwelle, der erste Elektromotor, der zweite Elektromotor, die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit mindestens teilweise innerhalb des Gehäuses.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Hinterachsdifferential zusätzlich eine Steuerung. Die Steuerung ist konfiguriert, um die erste Antriebseinheit zu steuern, um gezielt in einem ersten Antriebseinheit-Erstmodus mit dem gesteuerten Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Halbwelle und der ersten Abtriebswelle und in einem ersten Antriebseinheit-Zweitmodus mit keinem gesteuerten Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Halbwelle und der ersten Abtriebswelle betrieben zu werden. Die Steuerung ist auch dahingehend konfiguriert, die zweite Antriebseinheit zu steuern, um gezielt in einem zweiten Antriebseinheit-Erstmodus mit dem gesteuerten Drehzahlverhältnis zwischen der zweiten Halbwelle und der zweiten Abtriebswelle und in einem zweiten Antriebseinheit-Zweitmodus mit keinem gesteuerten Drehzahlverhältnis zwischen der zweiten Halbwelle und der zweiten Abtriebswelle betrieben zu werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Steuerung, als Reaktion auf die ersten Betriebsbedingungen, ferner konfiguriert, um die erste Antriebseinheit im ersten Antriebseinheit-Erstmodus und die zweite Antriebseinheit im zweiten Antriebseinheit-Erstmodus zu steuern.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhalten die ersten Betriebsbedingungen eine Drehmomenterhöhungsbetriebsbedingung oder eine Notbremsungsbetriebsbedingung und die Steuerung ist ferner konfiguriert, um den ersten Elektromotor und den zweiten Elektromotor zu steuern, um bei gleicher Drehzahl zu drehen und Antriebsmoment bereitzustellen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhalten die ersten Betriebsbedingungen eine Elektroantriebsbedingung und die Steuerung ist ferner konfiguriert, um den ersten Elektromotor und den zweiten Elektromotor zu steuern, um bei gleicher Drehzahl zu drehen und Drehmoment bereitzustellen, wobei die Triebkraftquelle kein Antriebsmoment bereitstellt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhalten die ersten Betriebsbedingungen eine redundante Lenkbedingung oder eine Parkhilfebedingung und die Steuerung ist ferner konfiguriert, um den ersten Elektromotor zu steuern, um bei einer ersten Drehzahl zu drehen und den zweiten Elektromotor zu steuern, um bei einer zweiten Drehzahl zu drehen, die sich von der ersten Drehzahl unterscheidet, um zwischen dem ersten Laufrad und dem zweiten Laufrad einen Drehzahlunterschied herzustellen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Steuerung, als Reaktion auf die zweiten Betriebsbedingungen, ferner konfiguriert, um die erste Antriebseinheit im ersten Antriebseinheit-Erstmodus und die zweite Antriebseinheit im zweiten Antriebseinheit-Zweitmodus zu steuern.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhalten die zweiten Betriebsbedingungen eine Soll-Drehmomentbedingung und die Steuerung ist ferner konfiguriert, um den ersten Elektromotor zu steuern, um Antriebsmoment an das erste Laufrad zu liefern.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhalten die zweiten Betriebsbedingungen eine Stabilitätskontrollbedingung und die Steuerung ist ferner konfiguriert, um den ersten Elektromotor zu steuern, um Gegenmoment an das erste Laufrad zu liefern.
Ferner wird ein Fahrzeug beschrieben. Das Fahrzeug beinhaltet einen Motor, ein Differential, eine Kardanwelle, die das Differential antriebsmäßig mit dem Motor koppelt, ein erstes Laufrad, eine erste Halbwelle, die das Differential antriebsmäßig mit dem ersten Laufrad, einem zweiten Laufrad koppelt, und eine zweite Halbwelle, die das Differential antriebsmäßig mit dem zweiten Laufrad koppelt. Das Fahrzeug beinhaltet ferner einen ersten Elektromotor mit einer ersten Abtriebswelle und einen zweiten Elektromotor mit einer zweiten Abtriebswelle. Das Fahrzeug beinhaltet zusätzlich einen ersten Planetenradsatz mit einem ersten Sonnenrad, einem ersten Planetenträger und einem ersten Hohlrad. Das erste Sonnenrad ist mit der ersten Abtriebswelle und der erste Planetenträger ist mit der ersten Halbwelle zur gleichläufigen Rotation gekoppelt. Das Fahrzeug beinhaltet auch eine erste Bremse, die konfiguriert ist, um das erste Hohlrad gezielt gegen eine Drehung zu sichern. Das Fahrzeug beinhaltet ferner einen zweiten Planetenradsatz mit einem zweiten Sonnenrad, einem zweiten Planetenträger und einem zweiten Hohlrad. Das zweite Sonnenrad ist mit der zweiten Abtriebswelle und der zweite Planetenträger mit der zweiten Halbwelle zur gleichläufigen Rotation gekoppelt. Das Fahrzeug beinhaltet auch eine zweite Bremse, die konfiguriert ist, um das zweite Hohlrad gezielt gegen eine Drehung zu sichern.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Fahrzeug eine Steuerung, die konfiguriert ist, um die erste Bremse gezielt in einem ersten angezogenen Bremszustand zu steuern, wobei das ersten Hohlrad gegen eine Drehung gesichert wird und in einem ersten gelösten Bremszustand zu steuern, wobei das erste Hohlrad nicht gegen eine Drehung gesichert wird. Die Steuerung ist auch gezielt konfiguriert, um die zweite Bremse gezielt in einem zweiten angezogenen Bremszustand zu steuern, wobei das zweite Hohlrad gegen die Drehung gehalten wird und in einem zweiten gelösten Bremszustand zu steuern, wobei das zweite Hohlrad nicht gegen eine Drehung gesichert wird. Die Steuerung ist ferner konfiguriert, um den Elektromotor gezielt zu steuern, um Antriebsdrehmoment und Gegenmoment bereitzustellen und den zweiten Elektromotor gezielt zu steuern, um Antriebsdrehmoment und Gegenmoment bereitzustellen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Steuerung, als Reaktion auf mindestens eine Sensoreingabe entsprechend einer Drehmomenterhöhungsbedingung oder einer Notbremsung, ferner konfiguriert, um die erste Bremse im ersten angezogenen Bremszustand zu steuern, um die zweite Bremse im zweiten angezogenen Bremszustand zu steuern und den ersten Elektromotor und den zweiten Elektromotor zu steuern, um Drehmoment bereitzustellen und bei gleicher Drehzahl zu drehen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Steuerung, als Reaktion auf mindestens eine Sensoreingabe entsprechend einer Elektroantriebsbedingung, ferner konfiguriert, um die erste Bremse im ersten angezogenen Bremszustand zu steuern, um die zweite Bremse im zweiten angezogenen Bremszustand zu steuern und den ersten Elektromotor und den zweiten Elektromotor zu steuern, um Antriebsmoment in Abwesenheit von Antriebsmoment der Kardanwelle bereitzustellen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Steuerung, als Reaktion auf mindestens eine Sensoreingabe entsprechend einer Parkhilfebedingung oder einer redundanten Lenkbedingung, ferner konfiguriert, um die erste Bremse im ersten angezogenen Bremszustand zu steuern, um die zweite Bremse im zweiten angezogenen Bremszustand zu steuern und den ersten Elektromotor zum Drehen bei einer ersten Drehzahl und den zweiten Elektromotor zum Drehen bei einer zweiten Drehzahl zu steuern, um einen Drehzahlunterschied zwischen der ersten Halbwelle und der zweiten Halbwelle herzustellen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Steuerung, als Reaktion auf mindestens eine Sensoreingabe entsprechend einer Soll-Drehmomentbedingung, ferner konfiguriert, um die erste Bremse im ersten angezogenen Bremszustand zu steuern, um die zweite Bremse im zweiten gelösten Bremszustand zu steuern und um den ersten Elektromotor zu steuern, um Antriebsmoment an das erste Laufrad zu liefern.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Steuerung, als Reaktion auf mindestens eine Sensoreingabe entsprechend einer Stabilitätskontrollbedingung, ferner konfiguriert, um die erste Bremse im ersten angezogenen Bremszustand zu steuern, um die zweite Bremse im zweiten gelösten Bremszustand zu steuern und um den ersten Elektromotor zu steuern, um Gegenmoment an das erste Laufrad zu liefern.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs beschrieben, wobei das Fahrzeug eine Triebkraftquelle, ein Differential, eine Kardanwelle beinhaltet, die konfiguriert ist, um die Triebkraftquelle antriebsmäßig mit dem Differential zu koppeln, ein erstes Laufrad, ein zweites Laufrad, eine erste Halbwelle beinhaltet, die konfiguriert sind, um das Differential antriebsmäßig mit einem ersten Laufrad zu koppeln, eine zweite Halbwelle, um das Differential antriebsmäßig mit einem zweiten Laufrad zu koppeln, einen ersten Elektromotor mit einer ersten Abtriebswelle, einen zweiten Elektromotor mit einer zweiten Abtriebswelle, eine erste Antriebseinheit, die konfiguriert ist, um gezielt ein gesteuertes Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Halbwelle und der ersten Abtriebswelle zu begrenzen und eine zweite Antriebseinheit, die konfiguriert ist, um gezielt ein gesteuertes Drehzahlverhältnis zwischen der zweiten Halbwelle und der zweiten Abtriebswelle zu begrenzen. Das Verfahren beinhaltet, als Reaktion auf eine erste erfüllte Betriebsbedingung, das Steuern der ersten Antriebseinheit, um das gesteuerte Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Halbwelle und der ersten Abtriebswelle zu begrenzen und das Steuern der zweiten Antriebseinheit, um kein gesteuertes Drehzahlverhältnis zwischen der zweiten Halbwelle und der zweiten Abtriebswelle zu begrenzen. Das Verfahren beinhaltet zusätzlich, als Reaktion auf die erste nicht erfüllte Betriebsbedingung, das Steuern der ersten Antriebseinheit, um kein gesteuertes Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Halbwelle und der ersten Abtriebswelle zu begrenzen und das Steuern der zweiten Antriebseinheit, um kein gesteuertes Drehzahlverhältnis zwischen der zweiten Halbwelle und der zweiten Abtriebswelle zu begrenzen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren zusätzlich, als Reaktion auf die zweite erfüllte Betriebsbedingung, das Steuern der ersten Antriebseinheit, um das gesteuerte Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Halbwelle und der ersten Abtriebswelle zu begrenzen und das Steuern der zweiten Antriebseinheit, um das gesteuerte Drehzahlverhältnis zwischen der zweiten Halbwelle und der zweiten Abtriebswelle zu begrenzen.
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung bieten eine Reihe von Vorteilen. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können beispielsweise ein Fahrzeug mit verbesserter Mobilität und Handhabung, Kraftstoffeffizienz und Systemredundanz vorsehen, wodurch die Kundenzufriedenheit erhöht wird.
Die vorstehenden Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine Phasendiagrammdarstellung eines Hinterachsdifferentials gemäß der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine Phasendiagrammdarstellung eines Hinterachsdifferentials, das in einem Drehmomenterhöhungsmodus, gemäß der vorliegenden Offenbarung, betrieben wird;
4 ist eine Phasendiagrammdarstellung eines Hinterachsdifferentials, das in einem Soll-Drehmomentmodus, gemäß der vorliegenden Offenbarung, betrieben wird;
5 ist eine Phasendiagrammdarstellung eines Hinterachsdifferentials, das in einem Stabilitätskontrollmodus, gemäß der vorliegenden Offenbarung, betrieben wird;
6 ist eine Phasendiagrammdarstellung eines Hinterachsdifferentials, das in einem Elektroantriebsmodus, gemäß der vorliegenden Offenbarung, betrieben wird;
7 ist eine Phasendiagrammdarstellung eines Hinterachsdifferentials, das in einem Lenkhilfemodus, gemäß der vorliegenden Offenbarung, betrieben wird;
8 ist ein Ablaufschema, das ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs, gemäß der vorliegenden Offenbarung, darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme nun auf 1 ist ein Fahrzeug 10, gemäß der vorliegenden Offenbarung, dargestellt. Bei dieser Ausführungsform weist das Fahrzeug 10 eine Heckantriebkonfiguration auf und somit sind nur die Hinterräder dargestellt. Weitere betrachtete Ausführungsformen können eine Frontantrieb- oder Allradantriebkonfiguration aufweisen.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 12. Der Motor 12 ist antriebsmäßig mit einem Getriebe 14 gekoppelt. Das Getriebe 14 ist bevorzugt ein automatisches Mehrgang-Getriebe oder ein stufenloses Automatikgetriebe (CVT); jedoch können andern geeignete Getriebe in anderen Ausführungsformen verwendet werden.
Das Getriebe 14 weist eine Abtriebswelle 16 auf, die als Gelenkwelle- oder Kardanwelle bezeichnet werden kann. Die Kardanwelle 16 ist antriebsmäßig mit einem Differential 18 gekoppelt. Bei dieser Ausführungsform ist das Differential 18 ein Kegelraddifferential mit einem Antriebsritzel 20 in verzahnter Verbindung mit einem Hohlrad 22. Bei anderen Ausführungsformen können jedoch andere Arten von Differentialvorrichtungen verwendet werden. Das Differential 18 und zusätzliche Komponenten, wie unten erläutert, werden innerhalb eines Gehäuses 24 gehalten.
Das Differential 18 ist antriebsmäßig mit einer ersten Halbwelle 26 und einer zweiten Halbwelle 28 gekoppelt, die jeweils als eine linke und eine rechte Halbwelle bezeichnet werden. Die erste Halbwelle 26 ist antriebsmäßig mit einem ersten Laufrad 30 gekoppelt, das als linkes Laufrad bezeichnet wird. Die zweite Halbwelle 28 ist antriebsmäßig mit einem zweiten Laufrad 32 gekoppelt, das als rechtes Laufrad bezeichnet wird. Das Differential 18 ist konfiguriert, um der ersten Halbwelle 26 und der zweiten Halbwelle 28 zu ermöglichen mit unterschiedlichen Drehzahlen zu drehen, z.B. während einer Kurvenfahrt.
Eine erste Antriebseinheit 34 ist nahe der ersten Halbwelle 26 angeordnet und eine zweite Antriebseinheit 36 ist unmittelbar an der zweiten Halbwelle 28 angeordnet. Eine Antriebseinheit bezieht sich auf eine Sammlung von Drehelementen und Schaltelementen, die konfiguriert sind, um die vordefinierten Drehzahlbeziehungen zwischen den rotierenden Elementen zu begrenzen.
Einige Drehzahlbeziehungen, die als feste Drehzahlbeziehungen bezeichnet werden können, werden unabhängig vom Zustand jeglicher Schaltelemente begrenzt. Andere Drehzahlbeziehungen, die als gezielte Drehzahlbeziehungen bezeichnet werden können, werden nur bei bestimmten vollständig eingerasteten Schaltelementen begrenzt. Eine lineare Drehzahlbeziehung besteht unter einer geordneten Liste von rotierenden Elemente wenn i) das erste und letzte Drehelement in der Gruppe beschränkt sind, um extremste Drehzahlen aufzuweisen, ii) die Drehzahlen der verbleibenden rotierenden Elemente jeweils beschränkt sind, um einen gewichteten Durchschnitt des ersten und letzten Drehelements zu sein und iii) wenn sich die Drehzahlen der rotierenden Elemente unterscheiden, sind sie beschränkt, um sich in der aufgeführten Reihenfolge, entweder erhöht oder verringert, zu befinden. Die Drehzahl eines Elements ist positiv, wenn sich das Element in einer Richtung dreht und negativ, wenn sich das Element in die entgegengesetzte Richtung dreht.
Eine Gruppe von Drehelementen ist fest miteinander gekoppelt, wenn sie beschränkt sind, um als eine Einheit unter allen Betriebsbedingungen zu drehen. Drehelemente können fest durch Kerbverzahnungsverbindungen, Schweißen, Pressfitting, Bearbeitung aus einem gemeinsamen festen oder anderen Mittel gekoppelt sein. Geringfügige Änderungen der Drehverlagerung zwischen den fest gekoppelten Elementen können auftreten, wie etwa Verlagerung durch Spiel- oder Wellennachgiebigkeit. Im Gegensatz dazu sind zwei Drehelemente gezielt durch ein Schaltelement gekoppelt, wenn das Schaltelement diese beschränkt, um als Einheit zu drehen, wenn sie vollständig eingerastet sind und sie frei bei unterschiedlichen Drehzahlen in mindestens einer anderen Betriebsbedingung drehen. Ein Schaltelement, welches ein Drehelement durch gezieltes Verbinden mit dem Gehäuse gegen Drehung sichert, wird als Bremse bezeichnet. Ein Schaltelement, das gezielt zwei oder mehr Drehelemente miteinander koppelt, wird als Kupplung bezeichnet. Schaltelemente können aktiv gesteuerte Vorrichtungen sein, wie etwa hydraulisch oder elektrisch betätigte Kupplungen oder Bremsen oder passive Vorrichtungen, wie etwa Einwegkupplungen oder Bremsen. Zwei Drehelemente sind gekoppelt, wenn sie entweder fest oder gezielt gekoppelt sind. Gekoppelte Drehelemente können entweder direkt miteinander oder indirekt gekoppelt sein, beispielsweise über ein zwischenliegendes Drehelement.
Ein einfacher Planetenradsatz ist eine Art Antriebseinheit, die eine feste, lineare Drehzahlbeziehung zwischen dem Sonnenrad, dem Planetenradträger und dem Hohlrad begrenzt. Andere bekannte Arten von Antriebseinheiten begrenzen auch eine feste, lineare Drehzahlbeziehung zwischen drei Drehelementen. Ein Doppelritzel-Planetenradsatz begrenzt eine feste, lineare Drehzahlbeziehung zwischen dem Sonnenrad, dem Hohlrad und dem Planetenträger.
Bei dieser Ausführungsform beinhaltet die erste Antriebseinheit 34 einen ersten einfachen Planetenradsatz mit einem ersten Sonnenrad 38, wobei mindestens ein erstes Planetenrad 40 von einem ersten Planetenträger 42 und einem ersten Hohlrad 44 getragen wird. Der erste Planetenträger 42 ist fest mit der ersten Halbwelle 26 gekoppelt.
Ein erster Elektromotor 46, der alternativ als ein Motor, ein Generator oder ein Motor-Generator bezeichnet werden kann, ist unmittelbar an der ersten Antriebseinheit 34 angeordnet. Der erste Elektromotor 46 weist eine Abtriebswelle auf, die fest mit dem ersten Sonnenrad 38 gekoppelt ist. Der erste Elektromotor 46 ist vorzugsweise konfiguriert, um gezielt ein Antriebsdrehmoment bereitzustellen, d.h. mit einem gleichen Vorzeichen wie das Motordrehmoment sowie das Gegenmoment, d.h. mit einem entgegengesetzten Vorzeichen vom Motordrehmoment. Der erste Elektromotor 46 kann konfiguriert sein, um Gegenmoment in Form einer Nutzbremsung bereitzustellen, um kinetische Energie in gespeicherte elektrische Energie umzuwandeln.
Eine erste Bremse 48 befindet sich zwischen dem ersten Hohlrad 44 und dem Gehäuse 24. Die erste Bremse 48 ist konfiguriert, um bei vollständiger Einrastung das erste Hohlrad 44 gegen eine Drehung zu sichern.
Die zweite Antriebseinheit 36 beinhaltet einen zweiten einfachen Planetenradsatz mit einem zweiten Sonnenrad 50, wobei mindestens ein zweites Planetenrad 52 von einem zweiten Planetenträger 54 und einem zweiten Hohlrad 56 getragen wird. Der zweite Planetenträger 54 ist fest mit der zweiten Halbwelle 28 gekoppelt.
Ein zweiter Elektromotor 58 ist unmittelbar an der zweiten Antriebseinheit 36 angeordnet. Der zweite Elektromotor 58 weist eine Abtriebswelle auf, die fest mit dem zweiten Sonnenrad 50 gekoppelt ist. Der zweite Elektromotor 58 ist vorzugsweise konfiguriert, um gezielt ein Antriebsdrehmoment bereitzustellen, d.h. mit einem gleichen Vorzeichen wie das Motordrehmoment sowie das Gegenmoment, d.h. mit einem entgegengesetzten Vorzeichen vom Motordrehmoment. Der zweite Elektromotor 58 kann konfiguriert sein, um Gegenmoment in Form einer Nutzbremsung bereitzustellen, um kinetische Energie in gespeicherte elektrische Energie umzuwandeln.
Eine zweite Bremse 60 befindet sich zwischen dem zweiten Hohlrad 56 und dem Gehäuse 24. Die zweite Bremse 60 ist konfiguriert, um bei vollständiger Einrastung das zweite Hohlrad 56 gegen eine Drehung zu sichern.
Bei dieser Ausführungsformen von 1 befinden sich das Differential 18, die erste Antriebseinheit 34, die zweite Antriebseinheit 36, der erste Elektromotor 46 und der zweite Elektromotor 58 innerhalb des Gehäuses 24. Bei anderen Ausführungsformen kann sich die erste Antriebseinheit 34, die zweite Antriebseinheit 36, der erste Elektromotor 46 und/oder der zweite Elektromotor 58 außerhalb des Gehäuses 24 befinden. Als Beispiel können die erste Antriebseinheit 34 und der erste Elektromotor 46 außerhalb des Gehäuses 24 und unmittelbar am ersten Laufrad 30 angebracht sein und die zweite Antriebseinheit 36 und der zweite Elektromotor 58 können außerhalb des Gehäuses 24 und unmittelbar am zweiten Laufrad 32 angebracht sein.
Für Fahrzeug 10 sind zusätzlich eine Vielzahl von Sensoren 62 vorgesehen. Die Vielzahl von Sensoren 62 kann bei verschiedenen Ausführungsformen einen Gaspedalsensor, einen Bremspedalsensor und Drehzahlsensoren beinhalten, die in Verbindung mit den Laufrädern 30 und 32 stehen.
Mindestens eine Steuerung 64 steht in Verbindung mit und/oder ist konfiguriert, um mehrere Komponenten des Fahrzeugs 10 zu steuern, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, den Motor 12, den ersten Elektromotor 46, die erste Bremse 48, den zweiten Elektromotor 58, die zweite Bremse 60 und die Sensoren 62. Die mindestens eine Steuerung 64 kann eine einzige Steuerungsvorrichtung oder mehrere zusammenwirkende Steuerungsvorrichtungen sein. Die Steuerung(en) 64 und eine oder mehrere anderen Steuerungen können gemeinsam als „Steuerung“ bezeichnet werden. Die Steuerung 64 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) beinhalten, die mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder Medien in Verbindung steht. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder Medien können flüchtige und nicht-flüchtige Speicher in einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Speicher mit direktem Zugriff (RAM) und einem Keep-Alive-Memory (KAM) beinhalten. KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während die CPU ausgeschaltet ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder Medien können unter Verwendung einer beliebigen einer Anzahl von bekannten Speichervorrichtungen, wie etwa PROMs (programmierbare Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrische PROM), EEPROMs (elektrisch löschbare PROM), Flash-Speicher oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder kombinierten Speichervorrichtungen implementiert werden, die Daten speichern können, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuerung beim Steuern des Motors oder Fahrzeugs verwendet werden.
Unter Bezugnahme nun auf 2 wird eine Phasendiagrammdarstellung eines Hinterachsdifferentials 70, gemäß der vorliegenden Offenbarung, dargestellt. Ein Motor 72 ist antriebsmäßig durch eine Kardanwelle 74 an ein Differential 76 gekoppelt, das hier als Hebel mit einem Eingangsknoten 78, einem ersten Ausgangsknoten 80 und einem zweiten Ausgangsknoten 82 beispielhaft dargestellt ist. Wie ersichtlich sein kann, veranlasst eine Drehzahlzunahme am ersten Ausgangsknoten 80 eine entsprechende Drehzahlabnahme am zweiten Ausgangsknoten 82, sodass die mittlere Drehzahl zwischen dem Ausgangsknoten 80 und 82 gleich der Antriebsdrehzahl am Eingangsknoten 78 ist.
Eine linke Halbwelle 84 koppelt antriebsmäßig den ersten Ausgangsknoten 80 an ein linkes Laufrad 86.
Eine erste Antriebseinheit 88 ist vorgesehen und hier als Drei-Knoten-Hebel mit einem ersten Knoten 90, einem zweiten Knoten 92 und einem dritten Knoten 94 dargestellt. Die erste Antriebseinheit 88 kann ein einfacher Planetenradsatz sein, wie in 1 dargestellt, oder andere Antriebseinheiten, die ähnlich wie ein Drei-Knoten-Hebel dargestellt sind. Der zweite Knoten 92 ist fest mit der linken Halbwelle 84 gekoppelt.
Ein linker Elektromotor 96 weist eine Abtriebswelle 98 auf, die fest mit dem ersten Knoten 90 gekoppelt ist. Eine erste Bremse 100 ist konfiguriert, um den dritten Knoten 94 gezielt zu bremsen, z. B. um das entsprechende Antriebselement der ersten Antriebseinheit 88 gegen eine Drehung zu sichern.
Wie ersichtlich sein kann, wird kein gesteuertes Drehmomentverhältnis zwischen dem zweiten Knoten 92 und dem ersten Knoten 90 hergestellt, wenn die erste Bremse 100 ausgerastet ist. Sofern die erste Bremse 100 teilweise eingerastet ist und sich in einer Rutschbedingung befindet, wird ein gesteuertes Drehmomentverhältnis zwischen dem zweiten Knoten 92 und dem ersten Knoten 90 hergestellt. Wenn die erste Bremse 100 vollständig eingerastet ist, um den dritten Knoten 94 zu bremsen, wird ein vordefiniertes gesteuertes Drehmomentverhältnis zwischen dem zweiten Knoten 92 und dem ersten Knoten 90 hergestellt. Das vordefinierte gesteuerte Drehzahlverhältnis wird in Abhängigkeit der Anzahl der Zähne der jeweiligen Antriebselemente der ersten Antriebseinheit 88 bestimmt.
Eine rechte Halbwelle 102 koppelt den zweiten Ausgangsknoten 82 antriebsmäßig an ein rechtes Laufrad 104.
Eine zweite Antriebseinheit 106 ist vorgesehen und ähnlich dargestellt wie ein Drei-Knoten-Hebel mit einem vierten Knoten 108, einem fünften Knoten 110 und einem sechsten Knoten 112. Die zweite Antriebseinheit 106 kann ein einfacher Planetenradsatz sein, wie in 1 dargestellt, oder andere Antriebseinheiten, die ähnlich wie ein Drei-Knoten-Hebel dargestellt sind. Der fünfte Knoten 110 ist fest mit der rechte Halbwelle 102 gekoppelt.
Ein rechter Elektromotor 114 weist eine Abtriebswelle 116 auf, die fest mit dem vierten Knoten 108 gekoppelt ist. Eine zweite Bremse 118 ist konfiguriert, um den sechsten Knoten 112 gezielt zu bremsen, z. B. um das entsprechende Antriebselement der zweiten Antriebseinheit 106 gegen eine Drehung zu sichern.
Wie ersichtlich sein kann, wird kein gesteuertes Drehmomentverhältnis zwischen dem fünften Knoten 110 und dem vierten Knoten 108 hergestellt, wenn die zweite Bremse 118 ausgerastet ist. Sofern die zweite Bremse 118 teilweise eingerastet ist und sich in einer Rutschbedingung befindet, wird ein gesteuertes Drehmomentverhältnis zwischen dem fünften Knoten 110 und dem vierten Knoten 108 hergestellt. Wenn die zweite Bremse 118 vollständig eingerastet ist, um den sechsten Knoten 112 zu bremsen, wird ein vordefiniertes gesteuertes Drehzahlverhältnis zwischen dem fünften Knoten 110 und dem vierten Knoten 108 hergestellt. Das vordefinierte gesteuerte Drehzahlverhältnis wird in Abhängigkeit der Anzahl der Zähne der jeweiligen Antriebselemente der zweiten Antriebseinheit 106 bestimmt.
Ein Hinterachsdifferential kann, gemäß der vorliegenden Offenbarung, entsprechend einer Vielzahl von Betriebsmodi, basierend auf einer Vielzahl von Fahrzeugbetriebsbedingungen, verwendet werden. Verschiedene Betriebsmodi sind in den veranschaulichenden Ausführungsformen der 2 bis 7 dargestellt und werden im Folgenden erörtert. Ein Hinterachsdifferential kann, gemäß der vorliegenden Offenbarung, jedoch auch in zusätzlichen, neben den explizit offenbarten, Betriebsmodi verwendet werden.
In einem herkömmlichen Fahrmodus, wie beim Ausführungsbeispiel von 2 dargestellt, sind sowohl die erste Bremse 100 und die zweite Bremse 118 ausgerastet. Beim herkömmlichen Fahrmodus kann Antriebsmoment vom Motor 72 über das Differential 76 auf das linke Rad 86 und das rechte Rad 104 auf bekannte Weise verteilt sein, wobei kein zusätzliches Drehmoment vom linken Elektromotor 96 oder rechten Elektromotor 114 vorgesehen ist.
Unter Bezugnahme nun auf 3 wird eine Phasendiagrammdarstellung eines Hinterachsdifferentials, gemäß der vorliegenden Offenbarung, dargestellt, das in einem Drehmomenterhöhungsmodus betrieben ist. Im Drehmomenterhöhungsmodus sind sowohl die erste Bremse 100 und die zweiten Bremse 118 eingerastet. Somit stellt die erste Antriebseinheit 88 ein vordefiniertes gesteuertes Drehmomentverhältnis zwischen der Abtriebswelle des linken Elektromotors 96 und des linken Rades 86 her. Ebenso stellt die zweite Antriebseinheit 106 ein vordefiniertes gesteuertes Drehmomentverhältnis zwischen der Abtriebswelle des rechten Elektromotors 114 und des rechten Rades 104 her. Der Motor 72 wird gesteuert, um ein Motordrehmoment τ_eng bereitzustellen. Das Differential 76 verteilt eine erste Motordrehmomentgröße τ_eng,l auf das linke Rad 86 und eine zweite Motordrehmomentgröße τ_eng,r auf das rechte Rad 104. Der linke Elektromotor 96 und der rechte Elektromotor 114 werden gesteuert, um bei einer gleichen Drehzahl zu drehen, wobei der linke Elektromotor 96 gesteuert wird, um ein erstes elektrisches Antriebsmoment τ_em,l und der rechte Elektromotor 114 gesteuert wird, um ein zweites elektrisches Antriebsmoment τ_em,r bereitzustellen. Somit stellt das erste elektrische Antriebsmoment τ_em,l ein zusätzliches Drehmoment zur ersten Motordrehmomentgröße τ_ger,l bereit und das zweite elektrische Antriebsmoment τ_em,r stellt ein zusätzliches Drehmoment der zweiten Motordrehmomentgröße τ_eng, _r bereit.
Der Drehmomenterhöhungsmodus kann als Reaktion auf verschiedene Betriebsbedingungen, die einen Bedienerwunsch anzeigen, für ein erhöhtes Drehmoment aktiviert werden. Als Beispiel kann der Drehmomenterhöhungsmodus als Reaktion auf eine Drehmomenterhöhungsbedingung, basierend auf der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und Drosselklappenstellung, aktiviert werden. Als ein weiteres Beispiel kann der Drehmomenterhöhungsmodus nur aktiviert werden, wenn nur bestimmte Fahrverhaltensmodi aktiv sind, wie etwa ein sogenannter Sportmodus.
Wenn der Drehmomenterhöhungsmodus aktiv ist, wird die Drehmomentreaktion des Fahrzeuges erhöht und somit die Fahrzeugbeschleunigung, über die vom Motor allein verfügbare Beschleunigung, verbessert.
Bei einer Variation des Drehmomenterhöhungsmodus kann ein erhöhter Bremsmodus erfasst werden, indem stattdessen der linke Elektromotor 96 gesteuert wird, um ein erstes Gegenmoment bereitzustellen und der rechte Elektromotor 114 gesteuert wird, um ein zweites Gegenmoment bereitzustellen. Dieser Modus kann als Reaktion auf eine Notbremsung aktiviert werden, die ein Bedürfnis für eine Bremserhöhung anzeigt, wie etwa eine Bedienerbremspedalbetätigung, die einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet und/oder einen Diagnosecode, der einen Fehler in einer primären Bremsanlage angezeigt.
Unter Bezugnahme nun auf 4 wird eine Phasendiagrammdarstellung eines Hinterachsdifferential, gemäß der vorliegenden Offenbarung, dargestellt, das in einem Soll-Drehmomentmodus betrieben ist. Im Soll-Drehmomentmodus sind eine jeweilige Bremse der ersten Bremse 100 und der zweiten Bremse 118 mit der anderen jeweiligen Bremse eingerastet, die ausgerastet ist. Bei der veranschaulichten Ausführungsform von 4 ist die zweite Bremse 118 eingerastet und die erste Bremse 100 ausgerastet. Somit stellt die zweite Antriebseinheit 106 ein vordefiniertes gesteuertes Drehmomentverhältnis zwischen der Abtriebswelle des rechten Elektromotors 114 und des rechten Rades 104 her, während die erste Antriebseinheit 88 kein gesteuertes Drehzahlverhältnis herstellt. Der Motor 72 wird gesteuert, um ein Motordrehmoment τ_eng bereitzustellen. Das Differential 76 verteilt eine erste Motordrehmomentgröße τ_eng, _l auf das linke Rad 86 und eine zweite Motordrehmomentgröße τ_eng,r auf das rechte Rad 104. Der rechte Elektromotor 114 wird gesteuert, um ein elektrisches Antriebsmoment τ_em,r als ein zusätzliches Drehmoment der zweiten Motordrehmomentgröße τ_eng, _r bereitzustellen.
Während das Ausführungsbeispiel von 4 ein Soll-Drehmomentmodus zum Bereitstellen von zusätzlichem Drehmoment für das rechte Rad 104 darstellt, wie von Fachleuten verstanden wird, kann der Soll-Drehmomentmodus alternativ verwendet werden, um den linken Elektromotor 96 zu steuern, um zusätzlich Drehmoment für das linke Rad 86 bereitzustellen.
Der Soll-Drehmomentmodus kann als Reaktion auf eine Soll-Drehmomentbedingung, basierend auf beispielsweise dem Bestimmen einer Schlupfbedingung in einem der Räder, aktiviert werden. In diesem Modus kann der jeweils jeweilige Elektromotor in Verbindung mit dem nicht rutschenden Rad zusätzliches Drehmoment an den Reifen mit Antriebsschlupf bereitstellen. Somit, kann das Fahrzeug weiter unter rutschigen Bedingungen betrieben werden.
Unter Bezugnahme nun auf 5 wird eine Phasendiagrammdarstellung eines Hinterachsdifferentials, gemäß der vorliegenden Offenbarung, dargestellt, das in einem Stabilitätskontrollmodus betrieben ist. Im Stabilitätskontrollmodus sind eine jeweilige Bremse der ersten Bremse 100 und der zweiten Bremse 118 mit der anderen jeweiligen Bremse eingerastet, die ausgerastet ist. Bei der veranschaulichten Ausführungsform von 4 ist die zweite Bremse 118 eingerastet und die erste Bremse 100 ausgerastet. Somit stellt die zweite Antriebseinheit 106 ein vordefiniertes gesteuertes Drehmomentverhältnis zwischen der Abtriebswelle des rechten Elektromotors 114 und des rechten Rades 104 her, während die erste Antriebseinheit 88 kein gesteuertes Drehzahlverhältnis herstellt. Der Motor 72 wird gesteuert, um ein Motordrehmoment τ_eng bereitzustellen. Das Differential 76 verteilt eine erste Motordrehmomentgröße τ_eng, _l auf das linke Rad 86 und eine zweite Motordrehmomentgröße τ_eng,r auf das rechte Rad 104. Der rechte Elektromotor 114 wird gesteuert, um ein Widerstandsantriebsmoment τ_em,r als ein entgegengesetztes Drehmoment der zweiten Motordrehmomentgröße τ_eng, _r bereitzustellen.
Während das Ausführungsbeispiel von 5 einen Stabilitätskontrollmodus zum Bereitstellen eines Widerstandsantriebsmoments auf das rechte Rad 104 dargestellt, wie von Fachleuten verstanden wird, kann der Stabilitätskontrollmodus alternativ verwendet werden, um den linken Elektromotor 96 zu steuern, um Widerstandsantriebsmoment auf das linke Rad 86 bereitzustellen.
Der Stabilitätskontrollmodus kann als Reaktion auf eine Stabilitätskontrollbedingung, basierend auf einem erfassten Verlust der Stabilität, aktiviert werden, wie etwa dem Erfassen einer Überdrehung in einem Laufrad. Im Stabilitätskontrollmodus kann die Fahrzeugstabilität wieder durch das Umlenken von Drehmoment an das Rad mit Antriebsschlupf erreicht werden.
Unter Bezugnahme nun auf 6 wird eine Phasendiagrammdarstellung eines Hinterachsdifferentials, gemäß der vorliegenden Offenbarung, dargestellt, das in einem Elektroantriebsmodus betrieben ist. Im Elektroantriebsmodus sind sowohl die erste Bremse 100 und die zweiten Bremse 118 eingerastet. Somit stellt die erste Antriebseinheit 88 ein vordefiniertes gesteuertes Drehmomentverhältnis zwischen der Abtriebswelle des linken Elektromotors 96 und des linken Rades 86 her. Ebenso stellt die zweite Antriebseinheit 106 ein vordefiniertes gesteuertes Drehmomentverhältnis zwischen der Abtriebswelle des rechten Elektromotors 114 und des rechten Rades 104 her. Der Motor 72 wird gestoppt, d. h. es wird kein Drehmoment an das Differential 76 bereitgestellt. Der linke Elektromotor 96 und der rechte Elektromotor 114 werden gesteuert, um bei vorzugsweise einer gleichen Drehzahl zu drehen, wobei der linke Elektromotor 96 gesteuert wird, um ein erstes elektrisches Antriebsmoment τ_em,l und der rechte Elektromotor 114 gesteuert wird, um ein zweites elektrisches Antriebsmoment τ_em,r bereitzustellen. Somit stellt das erste elektrische Antriebsmoment τ_em,l alle Antriebsmomente auf das linke Rad 86 bereit und das zweite elektrische Antriebsmoment τ_em,r stellt alle Antriebsdrehmomente auf dem rechten Rad 104 bereit.
Der Elektroantriebsmodus kann als Reaktion auf eine Elektroantriebsbedingung, basierend auf einer Vielzahl von Betriebsparametern, aktiviert werden, die denen in bekannten HEV- oder PHEV-Konfigurationen ähnlich sind. Diese Parameter beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, die Drosselklappenstellung und die Anwendungsrate, den Batterieladestand, den Motorstopp- oder Startzustand und einen aktuellen Fahrverhaltensmodus, wie etwa einen sogenannten Eco-Modus.
Unter Bezugnahme nun auf 7 wird eine Phasendiagrammdarstellung eines Hinterachsdifferentials, gemäß der vorliegenden Offenbarung, dargestellt, das in einem Parkhilfe- oder Lenkungsredundanzmodus betrieben ist. In diesen Modi sind sowohl die erste Bremse 100 und die zweiten Bremse 118 eingerastet. Somit stellt die erste Antriebseinheit 88 ein vordefiniertes gesteuertes Drehmomentverhältnis zwischen der Abtriebswelle des linken Elektromotors 96 und des linken Rades 86 her. Ebenso stellt die zweite Antriebseinheit 106 ein vordefiniertes gesteuertes Drehmomentverhältnis zwischen der Abtriebswelle des rechten Elektromotors 114 und des rechten Rades 104 her. Der Motor 72 wird gesteuert, um ein Motordrehmoment τ_eng bereitzustellen. Das Differential 76 verteilt eine erste Motordrehmomentgröße τ_eng, _l auf das linke Rad 86 und eine zweite Motordrehmomentgröße τ_eng,r auf das rechte Rad 104. Der linke Elektromotor 96 und der rechten Elektromotor 114 werden gesteuert, um mit unterschiedlichen Drehzahlen zu drehen, wobei der linke Elektromotor 96 gesteuert wird, um ein erstes elektrisches Drehmoment τ_em,l bereitzustellen und der rechte Elektromotor 114 gesteuert wird, um ein zweites elektrisches Drehmoment τ_em,r bereitzustellen. Bei dieser Ausführungsform ist das erste elektrische Drehmoment τ_em,l ein Antriebsmoment und das zweite elektrische Drehmoment τ_em,r ein Gegenmoment. Bei anderen Ausführungsformen können jedoch andere Kombinationen aus Antriebsmoment und Gegenmoment verwendet werden. Aufgrund des Drehzahlunterschieds zwischen dem linken Elektromotor 96 und dem rechten Elektromotor 114 wird ein Drehzahlunterschied zwischen dem linken Rad 86 und dem rechten Rad 104 erzeugt, um das Fahrzeug zu lenken.
In einer Variation des Modus, der in 7 dargestellt ist, kann der Parkhilfemodus oder der Lenkredundanzmodus in Abwesenheit des Motordrehmoments verwendet werden, d. h. mit Motormoment τ_eng, der gleich Null ist.
Wie zuvor erörtert, kann dieses ein Parkhilfe- oder Lenkredundanzmodus sein. Der Parkhilfemodus kann als Reaktion auf eine Parkhilfebedingung, basierend auf einer Fahrzeugführeranweisung, aktiviert werden. Im Parkhilfemodus verkleinert der Drehzahlunterschied zwischen dem linken Rad 86 und dem rechten Rad 104 den Drehradius, wodurch eine verbesserte Manövrierbarkeit und leichteres Einparken ermöglicht wird. Der Lenkredundanzmodus wird als Reaktion auf eine redundante Lenkbedingung, basierend auf einer Eingabe von einem Bediener in Verbindung mit einem Diagnosecode, aktiviert, der einen erfassten mechanischen oder elektrischen Lenkfehler anzeigt. Im Lenkredundanzmodus stellt der Drehzahlunterschied zwischen dem linken Rad 86 und dem rechten Rad 104 eine begrenzte Lenkfunktionalität in Abwesenheit eines primären Lenksystems bereit.
Unter Bezugnahme nun auf 8 ist ein Ablaufschema des Verfahrens zur Steuerung eines Fahrzeugs, gemäß der vorliegenden Offenbarung, darstellt. Das Verfahren beginnt bei Block 200. Das Fahrzeug wird gemäß einem Default-Modus gesteuert, wie in Block 200 dargestellt. Der Default-Modus kann ein herkömmlicher Fahrmodus sein oder gegebenenfalls eine andere Betriebsart, wie im Ausführungsbeispiel von 2 gezeigt.
Bei Betrieb 204 wird eine Bestimmung getätigt, ob eine Betriebsbedingung in Verbindung mit einem wechselnden Betriebsmodus erfasst wird. Wie bei Block 206 dargestellt, kann eine Betriebsbedingung, in Verbindung mit einem wechselnden Antriebsmodus, beispielsweise eine Drehmomenterhöhungsbedingung, eine Notbremsung, eine Elektroantriebsbedingung, eine Soll-Drehmomentbedingung, eine Stabilitätskontrollbedingung, einem Parkhilfebedingung oder eine redundante Lenkbedingung beinhalten.
Wenn die Bestimmung des Betriebs 204 negativ ist, d. h. keine Betriebsbedingung im Zusammenhang mit einem wechselnden Betriebsmodus erfasst wird, dann kehrt die Steuerung wieder zu Block 202 zurück. Somit wird das Fahrzeug gemäß dem Default-Modus gesteuert, sofern und bis eine Betriebsbedingung in Verbindung mit einem wechselnden Betriebsmodus erfasst wird.
Wenn die Bestimmung des Betriebs 204 positiv ist, d. h. eine Betriebsbedingung in Verbindung mit einem wechselnden Betriebsmodus erfasst wird, wird das Fahrzeug im wechselnde Betriebsmodus in Verbindung mit der erfassten Betriebsbedingung gesteuert, wie bei Block 208 dargestellt. Dies kann mindestens das Steuern eines Elektromotors und mindestens einer Bremse, wie dargestellt, beinhalten, beispielsweise in den verschiedenen Betriebsmodi der 2-7.
Bei Betrieb 210 wird eine Bestimmung getätigt, ob eine Betriebsbedingung in Verbindung mit dem wechselnden Betriebsmodus beendet wird, beispielsweise wurde die jeweilige Bedingung gemäß Block 206 beendet.
Wenn die Bestimmung des Betriebs 210 negativ ist, d. h. die Betriebsbedingung im Zusammenhang mit einem wechselnden Antriebsmodus nicht beendet wurde, dann kehrt die Steuerung wieder zu Block 208 zurück. Somit wird das Fahrzeug gemäß dem wechselnden Modus gesteuert, sofern und bis die Betriebsbedingung in Verbindung mit dem wechselnden Betriebsmodus beendet wird.
Wenn die Bestimmung des Betriebs 210 positiv ist, d. h. die Betriebsbedingung im Zusammenhang mit einem wechselnden Antriebsmodus beendet wurde, dann wird das Fahrzeug gemäß dem Default-Modus gesteuert, wie in Block 212 dargestellt. Der Algorithmus endet bei Block 214. Der Algorithmus kann anschließend wieder durch die Rückkehr zu Block 200 durchgeführt werden.
Bei einigen Ausführungsformen ist eine Eignungssteuerung vorgesehen, um zwischen den unterschiedlichen Betriebsmodi zu vermitteln, wenn die Betriebsbedingungen in Verbindung mit den mehreren Betriebsmodi erfasst werden. Die Eignungssteuerung kann vorkonfiguriert sein, um bestimmte Betriebsmodi wie gewünscht zu priorisieren.
Es sind natürlich Variationen der oben beschriebenen Systeme und Verfahren möglich. Manche Ausführungsformen nutzen beispielsweise primäre Triebkraftquellen neben dem Verbrennungsmotor, wie etwa einen primären Antriebsmotor. Als ein weiteres Beispiel können manche Ausführungsformen in Fahrzeugen mit autonomen Antriebssystemen anstatt oder zusätzlich zu einem menschlichen Fahrzeugführer verwendet werden.
Wie ersichtlich sein kann, ist in Systemen und Verfahren, gemäß der vorliegenden Offenbarung, beispielsweise ein Fahrzeug mit verbesserter Mobilität und Handhabung, Kraftstoffeffizienz und Systemredundanz vorsehen, wodurch die Kundenzufriedenheit erhöht wird.
Die hierin offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können von einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer, der jede vorhandene programmierbare elektronische Steuereinheit oder eine dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann, bereitgestellt und/oder implementiert werden. Desgleichen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen, die durch eine Steuerung oder einen Computer ausgeführt werden, in vielfältiger gespeichert werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Informationen, die dauerhaft auf nicht-beschreibbaren Speichermedien gespeichert sind, wie etwa ROM-Geräte und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien gespeichert sind, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Geräten und anderen magnetischen und optischen Medien. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem softwareausführbaren Objekt implementiert werden. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise mit geeigneten Hardwarekomponenten, wie etwa anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbaren Gate Arrays (FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderen Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination von Hardware, Software und Firmwarekomponenten verkörpert werden.
Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden. Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sein könnten, um Vorteile zu bieten oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Merkmale bevorzugt zu sein, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass ein oder mehrere oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Eigenschaften können beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit, usw.

Claims

Hinterachsdifferential für ein Fahrzeug (10), umfassend: ein Differential (18); eine Kardanwelle (16), die konfiguriert ist, um das Differential (18) antriebsmäßig mit einer Triebkraftquelle (12) zu koppeln; eine erste Halbwelle (26), die konfiguriert ist, um das Differential (18) antriebsmäßig mit einem ersten Laufrad (30) zu koppeln; eine zweite Halbwelle (28), die konfiguriert ist, um das Differential (18) antriebsmäßig mit einem zweiten Laufrad (32) zu koppeln; einen ersten Elektromotor (46) mit einer ersten Abtriebswelle; einen zweiten Elektromotor (58) mit einer zweiten Abtriebswelle; eine erste Antriebseinheit (34), die konfiguriert ist, um ein gesteuertes Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Halbwelle (26) und der ersten Abtriebswelle gezielt zu begrenzen; und eine zweite Antriebseinheit (36), die konfiguriert ist, um ein gesteuertes Drehzahlverhältnis zwischen der zweiten Halbwelle (28) und der zweiten Abtriebswelle gezielt zu begrenzen; dadurch gekennzeichnet , dass das Hinterachsdifferential ferner eine erste Bremse (48) und eine zweite Bremse (60) umfasst; wobei die erste Antriebseinheit (34) einen ersten Planetenradsatz mit einem ersten Sonnenrad (38), das fest mit der ersten Abtriebswelle gekoppelt ist, einen ersten Planetenträger (42), der fest mit der ersten Halbwelle (26) gekoppelt ist, und ein erstes Hohlrad (44) umfasst; wobei die zweite Antriebseinheit (36) einen zweiten Planetenradsatz mit einem zweiten Sonnenrad (50), das fest mit der zweiten Abtriebswelle gekoppelt ist, einen zweiten Planetenträger (54), der fest mit der zweiten Halbwelle (28) gekoppelt ist, und ein zweites Hohlrad (56) umfasst; und wobei die erste Bremse (48) konfiguriert ist, um das erste Hohlrad gezielt gegen eine Drehung zu sichern, und die zweite Bremse (60) konfiguriert ist, um das zweite Hohlrad gezielt gegen eine Drehung zu sichern.
Hinterachsdifferential nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuerung (64), die konfiguriert ist, um die erste Antriebseinheit (34) zu steuern, um gezielt in einem ersten Antriebseinheit-Erstmodus mit dem gesteuerten Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Halbwelle (26) und der ersten Abtriebswelle betrieben werden zu können und in einem ersten Antriebseinheit-Zweitmodus mit keinem gesteuerten Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Halbwelle (26) und der ersten Abtriebswelle, und um die zweite Antriebseinheit (36) zu steuern, um gezielt in einem zweiten Antriebseinheit-Erstmodus mit dem gesteuerten Drehzahlverhältnis zwischen der zweiten Halbwelle (28) und der zweiten Abtriebswelle und in einem zweiten Antriebseinheit-Zweitmodus mit keinem gesteuerten Drehzahlverhältnis zwischen der zweiten Halbwelle (28) und der zweiten Abtriebswelle betrieben zu werden.
Hinterachsdifferential nach Anspruch 2, wobei die Steuerung (64) ferner als Reaktion auf die ersten Betriebsbedingungen so konfiguriert ist, um die erste Antriebseinheit im ersten Antriebseinheit-Erstmodus und die zweite Antriebseinheit im zweiten Antriebseinheit-Erstmodus zu steuern.
Hinterachsdifferential nach Anspruch 3, wobei die ersten Betriebsbedingungen eine Drehmomenterhöhungsbetriebsbedingung oder eine Notbremsungsbetriebsbedingung beinhalten, und wobei die Steuerung (64) ferner konfiguriert ist, um den ersten Elektromotor (46) und den zweiten Elektromotor (58) zu steuern, um bei gleicher Drehzahl zu drehen und Drehmoment bereitzustellen.
Hinterachsdifferential nach Anspruch 3, wobei die ersten Betriebsbedingungen eine Elektroantriebbetriebsbedingung beinhalten, und wobei die Steuerung (64) ferner konfiguriert ist, um den ersten Elektromotor (46) und den zweiten Elektromotor (58) zu steuern, um bei gleicher Drehzahl zu drehen und Drehmoment bereitzustellen, wobei die Triebkraftquelle (12) kein Antriebsmoment bereitstellt.
Hinterachsdifferential nach Anspruch 3, wobei die ersten Betriebsbedingungen eine redundante Lenkbedingung oder eine Parkhilfebedingung beinhalten, und wobei die Steuerung (64) ferner konfiguriert ist, um den ersten Elektromotor (46) zu steuern, um bei einer ersten Drehzahl zu drehen und den zweiten Elektromotor (58) zu steuern, um bei einer zweiten Drehzahl zu drehen, die sich von der ersten Drehzahl unterscheidet, um zwischen dem ersten Laufrad (30) und dem zweiten Laufrad (32) einen Drehzahlunterschied herzustellen.
Hinterachsdifferential nach Anspruch 2, wobei die Steuerung (64) ferner als Reaktion auf die zweiten Betriebsbedingungen so konfiguriert ist, um die erste Antriebseinheit (34) im ersten Antriebseinheit-Erstmodus und die zweite Antriebseinheit (36) im zweiten Antriebseinheit-Zweitmodus zu steuern.
Hinterachsdifferential nach Anspruch 7, wobei die zweiten Betriebsbedingungen eine Soll-Drehmomentbedingung beinhalten und wobei die Steuerung (64) ferner konfiguriert ist, um den ersten Elektromotor (46) zu steuern, um Antriebsmoment an das erste Laufrad (30) zu liefern.
Hinterachsdifferential nach Anspruch 7, wobei die zweiten Betriebsbedingungen eine Stabilitätskontrolleingabebedingung beinhalten und wobei die Steuerung (64) ferner konfiguriert ist, um den ersten Elektromotor (46) zu steuern, um Gegenmoment an das erste Laufrad (30) zu liefern.