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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Halten eines Kraftfahrzeugs in einer Halteposition. Diese Halteposition hat das Kraftfahrzeug während einer Haltephase eingenommen, beispielsweise bei einem Ampelstopp. Das Kraftfahrzeug steht still und es soll eine Rollbewegung des Kraftfahrzeugs verhindert werden. Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, das eingerichtet ist, das Verfahren durchzuführen.
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Die Erfindung geht aus von einem Kraftfahrzeug, das als einen Fahrantrieb zumindest einen Elektromotor, allgemein zumindest eine elektrische Maschine, aufweist. Es kann auch eine Verbrennungsmotor vorhanden sein.
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Wird eine elektrische Maschine von der Spannungsquelle getrennt, so kann sich der Rotor der elektrischen Maschine in deren Stator frei drehen. Soll das Kraftfahrzeug während einer Haltephase in einer Halteposition gehalten werden, muss deshalb eine Reibbremse des Kraftfahrzeugs aktiviert sein. Eine Möglichkeit kann hierbei vorsehen, die Parkbremse des Kraftfahrzeugs festzustellen. Dies erfordert allerdings elektrische Energie, um die Parkbremse zu betätigen. Somit belastet auch eine Haltephase den elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs, indem eine Haltebremse aktiviert ist. Mit anderen Worten wird der Energiespeicher durch die Haltephase ebenfalls entladen.
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Aus der
DE 10 2009 047 612 A1 , der
DE 10 2016 204 934 A1 und der
DE 10 2013 201 679 A1 ist jeweils bekannt, dass man ein rollendes Kraftfahrzeug mittels einer elektrischen Maschine abbremsen kann, um die Rollgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu reduzieren. Hierzu wird die elektrische Maschine in den Generatorbetrieb geschaltet, in welchem eine Drehbewegung des Rotors in elektrische Energie umgewandelt werden kann, was als rekuperativer Bremsbetrieb bezeichnet wird. Allerdings setzt dies voraus, dass das Kraftfahrzeug tatsächlich rollt. Steht das Kraftfahrzeug in einer Halteposition bereits still, kann mittels des rekuperativen Bremsbetriebs keine elektrische Energie zurückgewonnen werden. Käme es dann zu einer Rollbewegung, so muss die elektrische Maschine gegen eine elektrische Spannung im elektrischen Bordnetz des Kraftfahrzeugs an arbeiten, wodurch erst dann ein Stromfluss möglich wird, wenn die elektrische Maschine schnell genug drehen kann, um mehr Spannung zu erzeugen, als im Bordnetz bereits vorherrscht. Andernfalls fließt kein elektrischer Strom und es ergibt sich somit kein Bremsmoment.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen energieeffizienten Bremseffekt gegen ein Losrollen eines Kraftfahrzeugs mit elektrischem Fahrantrieb zu erzeugen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur beschrieben.
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Durch die Erfindung ist ein Verfahren beschrieben, mittels welchem ein Kraftfahrzeug während einer Haltephase in einer Halteposition gehalten wird. Während der Haltephase ist das Kraftfahrzeug in der Halteposition unbewegt und eine Rollbewegung des Kraftfahrzeugs soll verhindert werden. Mit anderen Worten soll einem Losrollen des Kraftfahrzeugs entgegengewirkt werden. Beispielsweise kann sich die Haltephase während eines Ampelstopps an einer roten Ampel ergeben. Das Verfahren geht davon aus, dass in dem Kraftfahrzeug für einen Fahrantrieb eine elektrische Maschine bereitgestellt ist, die einen Rotor und einen Stator aufweist. Der Stator weist wiederum eine Statorwicklung auf. In an sich bekannter Weise kann mittels der Statorwicklung in dem Stator ein magnetisches Drehfeld erzeugt werden, mittels welchem der Rotor in eine Drehbewegung versetzt werden kann. Der Rotor kann mit zumindest einem Rad des Kraftfahrzeugs gekoppelt sein, sodass die Drehbewegung des Rotors in eine Drehbewegung des zumindest einen Rades umgesetzt wird und hierdurch ein Fahrantrieb für das Kraftfahrzeug bereitgestellt wird.
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Um nun aber während der Haltephase das Kraftfahrzeug in der Halteposition zu halten, ist erfindungsgemäße vorgesehen, dass während das Kraftfahrzeug die Halteposition inne hat, die Statorwicklung ganz oder zumindest abschnittsweise mittels eines Kurzschlusses kurzgeschlossen gehalten wird. Ein Kurzschluss bedeutet hier, dass der kurzgeschlossene Teil der Statorwicklung über ein elektrisch leitfähiges Element zu einem Stromkreis ergänzt ist, wobei dieses elektrisch leitfähige Element keine elektromechanische Wandlung vornimmt, sondern lediglich den in der Statorwicklung fließenden elektrischen Strom mit einem elektrischen Widerstand kleiner als beispielsweise 100 Ohm, insbesondere kleiner als 10 Ohm, wieder zurück in die Statorwicklung fließen lässt. Während des Kurzschlusses wirkt also an dem kurzgeschlossenen Teil der Statorwicklung lediglich der elektrische Widerstand dieses elektrisch leitfähigen Elements, also ein Widerstand kleiner als 100 Ohm, insbesondere kleiner als 10 Ohm.
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Mittels der kurzgeschlossenen Statorwicklung wird einer Drehbewegung des Rotors ein mittels der kurzgeschlossenen Statorwicklung ermöglichtes Gegenmoment entgegengesetzt. Soll also das Kraftfahrzeug aus der Halteposition heraus gerollt werden oder wirkt eine Kraft auf das Kraftfahrzeug, die selbiges aus der Halteposition heraus rollen würde, so versetzt dies über das zumindest eine Rad des Kraftfahrzeugs auch den Rotor in eine Drehbewegung, was allerdings aufgrund der kurzgeschlossenen Statorwicklung zu einer Induktion eines Kurzschlussstromes in der Statorwicklung führt. Dieser Kurzschlussstrom erzeugt wiederum in dem Stator ein magnetisches Gegenfeld, durch welches das besagte Gegenmoment in dem Rotor verursacht wird, welches der Kraft, mit welcher das Kraftfahrzeug aus der Halteposition beweg wird, entgegen wirkt. Somit wirkt unmittelbar in dem Moment, in welchem eine Kraft das Kraftfahrzeug aus der Halteposition heraus zu bewegen versucht, aufgrund des entstehenden Kurzschlussstromes in der kurzgeschlossenen Statorwicklung ein Gegenmoment auf den Rotor, welches der Drehbewegung des Rotors entgegen wirkt.
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Natürlich können in dem Kraftfahrzeug auch mehrere elektrische Maschinen dieser Art vorgesehen sein, von denen alle oder einige gemäß dem Verfahren betrieben werden können, was den beschriebenen Bremseffekt verstärkt.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass durch Erzeugen eines Kurzschlusses ein jeder Drehbewegung des Rotors entgegenwirkendes Gegenmoment in der elektrischen Maschine bereitgestellt ist. Weil mittels der Erfindung nun die elektrische Maschine zum Bremsen genutzt werden kann, ist es nicht notwendig, in einer Haltephase auch die mechanischen Bremsen zu betätigen. Damit spart man Energie, weil die elektrische Maschine in dieser Zeit keine zusätzliche Energie verbraucht und zugleich die mechanische Bremse inaktiv bleiben kann.
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Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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In einer Ausführungsform sind in der Statorwicklung zumindest drei Statorspulen über einen Sternpunkt miteinander elektrisch verbunden. Der Kurzschluss wird jeweils zwischen zumindest zwei der Spulen, insbesondere zwischen allen Spulen, erzeugt. Beispielsweise kann also ein zweiter Sternpunkt zum Kurzschließen aller Statorspulen vorgesehen sein. Das Kurzschließen jeweils einer ganzen Statorspule mit einer andere ganzen Statorspule weist den Vorteil auf, dass der Kurzschluss außerhalb des Stators zwischen jeweiligen Spulenanschlüssen erzeugt werden kann.
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In einer Ausführungsform wird der Kurzschluss durch Schließen zumindest eines Schaltelements erzeugt. Über das geschlossene Schaltelement sind dann jeweils zumindest zwei Wicklungsstränge der Statorwicklung galvanisch verbunden. Ein Wicklungsstrang stellt die Gesamtheit der Windungen dar, die eine elektrische Phase der Statorwicklung ausmachen. Es kann sich hierbei um eine Statorspule handeln oder mehrere Statorspulen der gleichen Phase oder zumindest eine in dem Stator versetzt oder verteilt angeordnete Statorspule. Durch Vorsehen eines Schaltelements kann der Kurzschluss durch Erzeugen eines Schaltsignals gesteuert werden, also eingeschaltet und ausgeschaltet werden. Das zumindest eine Schaltelement kann ausschließlich für das Erzeugen des Kurzschlusses vorgesehen sein. Es kann sich jeweils beispielsweise um eine Relais oder um einen HalbleiterLeistungsschalter handeln.
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In einer Ausführungsform ist in dem Kraftfahrzeug ein Wechselrichter zum Betreiben der elektrischen Maschine bereitgestellt. Mittels des Wechselrichters kann in an sich bekannter Weise aus einer Gleichspannung eines elektrischen Bordnetzes des Kraftfahrzeugs ein elektrischer Drehstrom für die elektrische Maschine erzeugt werden. Der Wechselrichter weist hierzu in an sich bekannter Weise mehrere Halbbrücken auf, z.B. drei oder mehr als drei Halbbrücken. Jede Halbbrücke verbindet eine Plus-Leitung mit einer Minus-Leitung des elektrischen Bordnetzes für die Gleichspannung. Hierbei weist eine Halbbrücke eine so genannte Highside-Schalteinheit und eine Lowside-Schalteinheit auf. Jede dieser Schalteinheiten kann hierbei auf der Grundlage eines Halbleiter-Leistungsschalters, beispielsweise eines MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) oder eines Bipolartransistors oder einer Parallelschaltung mehrerer solcher Transistoren ausgestaltet sein. Die Highside-Schalteinheit verbindet dabei einen Anschlusspunkt für die Statorwicklung mit der Plus-Leitung. Die Lowside-Schalteinheit verbindet den Anschlusspunkt mit der Minus-Leitung. Der Kurzschluss wird erzeugt, in dem bei zwei oder mehr als zwei oder allen Halbbrücken zeitgleich die Highside-Schalteinheit elektrisch sperrend und die Lowside-Schalteinheit elektrisch leitend geschaltet wird. Hierdurch sind dann die entsprechenden oder zugehörigen Statorwicklungen oder Statorspulen über die Lowside-Leitung, also die Minus-Leitung, elektrisch kurzgeschlossen. Umgekehrt kann auch vorgesehen sein, zeitgleich die jeweilige Lowside-Schalteinheit elektrisch sperrend und die jeweilige Highside-Schalteinheit elektrisch leitend zu schalten. Hierdurch entsteht dann der Kurzschluss über die Highside-Leitung, also die Plus-Leitung. Es ergibt sich der Vorteil, dass kein separates Schaltelement zum Erzeugen eines Kurzschlusses notwendig ist, da die Leistungselektronik des Wechselrichters genutzt wird.
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In einer Ausführungsform wird bereits in einer Anrollphase, während welcher das Kraftfahrzeug auf die Halteposition zurollt, der Kurzschluss zumindest zeitweise ebenfalls erzeugt wird. Die Anrollphase kann beispielsweise in einem Entfernungsbereich zwischen zwei Meter und 200 Meter vor der Halteposition beim Heranrollen an die Halteposition beginnen. Beispielsweise kann ab 100 Meter oder ab 50 Meter vor der Halteposition bereits das erste Mal der Kurzschluss erzeugt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass mittels des Kurzschlusses das Kraftfahrzeug auch angehalten oder entschleunigt wird.
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In einer Ausführungsform wird hierbei in der Anrollphase der Kurzschluss mittels einer Pulsweitenmodulation wiederholt erzeugt und wieder unterbricht. Eine jeweilige Dauer des Kurzschlusses wird hierbei mit der Annäherung an die Halteposition verlängert. Mit anderen Worten wird der Bremseffekt, wie er mittels des Kurzschlusses erzeugt werden kann, mit der Annäherung an die Halteposition immer weiter verstärkt oder verlängert. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass kein ruckartiges Abbremsen, sondern eine stetig zunehmende Entschleunigung des Kraftfahrzeugs erfolgt. Dies kann für zumindest einen Insassen des Kraftfahrzeugs angenehmer sein. Eine Periodendauer der Pulsweitenmodulation kann in einem Bereich von 1 Hertz bis 50 Kilohertz liegen.
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In einer Ausführungsform wird die Haltephase während eines Start-Stopp-Betriebs des Kraftfahrzeugs durchgeführt. Mit anderen Worten geht es also nicht um das Parken des Kraftfahrzeugs, sondern das Kraftfahrzeug kann in Betrieb bleiben und in einer Stopp-Phase des Start-Stopp-Betriebs wird das Kraftfahrzeug in seiner dann jeweils eingenommenen Halteposition gehalten. In der Stopp-Phase kann z.B. ein Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs vorübergehend abgeschaltet sein.
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In einer Ausführungsform wird als Haltephase ein Ampelstopp erkannt und daraufhin der Kurzschluss erzeugt. Mit anderen Worten kann eine Steuervorrichtung des Kraftfahrzeugs, also beispielsweise ein Steuergerät oder ein Verbund aus mehreren Steuergeräten, erkennen, dass das Kraftfahrzeug aktuell an einer roten Ampel angehalten hat. Das Anhalten kann durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs oder durch einen Autopiloten des Kraftfahrzeugs erfolgen. Eine rote Ampel kann beispielsweise aus einem Zustand des Autopiloten ausgelesen werden und/oder mittels einer Kamera erfasst werden und/oder durch eine Car-to-X-Kommunikation aus einer Ampel empfangen werden. Es kann auch vorgesehen sein, den Ampelstopp zu schätzen, indem mittels einer digitalen Karte erkannt wird, dass das Kraftfahrzeug sich an einer Ampel befindet. Steht dann das Kraftfahrzeug für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer, beispielsweise fünf Sekunden oder in einem Zeitraum von einer Sekunde bis 30 Sekunden still, so kann von einem Ampelstopp ausgegangen werden.
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In einer Ausführungsform wird als elektrische Maschine eine Synchronmaschine bereitgestellt wird. In einer Synchronmaschine führt in vorteilhafter Weise ein Kurzschluss der Statorwicklung unmittelbar zu dem beschriebenen Bremseffekt oder Drehmoment. Die Synchronmaschine kann eine permanent erregte Synchronmaschine sein, deren Rotor ein eigenes Magnetfeld mittels zumindest eines Dauermagneten erzeugt. Die Synchronmaschine kann auch eine fremderregte Synchronmaschine sein, bei welcher ein Magnetfeld des Rotors durch einen Erregerstrom in dem Rotor erzeugt wird. Ein permanent erregter Rotor weist den besonderen Vorteil auf, dass auch kein Stromfluss im Rotor notwendig ist, um das Gegenmoment zu erzeugen.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus ausgestaltet sein. Das Kraftfahrzeug kann als reines Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug mit zusätzlichem Verbrennungsmotor ausgestaltet sein. Eine elektrische Energie für den Betrieb der elektrischen Maschine kann beispielsweise durch eine Hochvoltbatterie bereitgestellt sein, die eine Betriebsspannung größer als 60 Volt, insbesondere größer als 100 Volt, bereitstellt.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die Figur:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, in welchem eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden kann; und
- 2 ein Diagramm zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren weisen funktionsgleiche Elemente jeweils dieselben Bezugszeichen auf.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder einen Personenbus handeln kann. Für einen Fahrantrieb kann das Kraftfahrzeug 10 zumindest eine elektrische Maschine 11 aufweisen, bei der es sich beispielsweise um eine Synchronmaschine handeln kann. Das zu erläuternde Prinzip ist im Folgenden an einer einzelnen elektrischen Maschine 11 erläutert.
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Symbolisch sind von der elektrischen Maschine 11 ein Rotor 12 und ein Stator 13 mit seiner Statorwicklung 14 dargestellt. Die Statorwicklung 14 kann mehrere Wicklungsstränge 15 aufweisen, von denen jeder beispielsweise eine Statorspule 16 in dem Stator 13 bereitstellen oder bilden kann. An einem jeweiligen Ende jeder Statorspule 16 können die Statorspulen 16 über einen Sternpunkt S elektrisch verbunden sein.
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Zum Bestromen der Statorwicklung 14 kann ein Wechselrichter 17 vorgesehen sein, über welchen ein elektrisches Bordnetz 18 des Kraftfahrzeugs 10 mit der elektrischen Maschine 11 verbunden sein kann. Steuerleitungen des Wechselrichters 17 ist in der Fig. der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Mittels des Wechselrichters 17 kann aus einer Gleichspannung U des Bordnetzes 18 ein Drehstrom für den Betrieb der Statorwicklung 14 erzeugt werden. Die Gleichspannung U kann zwischen einer Plus-Leitung 19 und einer Minus-Leitung 20 des Bordnetzes 18 erzeugt werden. Hierzu kann beispielsweise ein elektrischer Energiespeicher 21 bereitgestellt sein, bei dem es sich beispielsweise um eine Batterie, insbesondere eine Hochvoltbatterie, handeln kann. Die Gleichspannung U kann entsprechend größer als 60 Volt, insbesondere größer als 100 Volt sein.
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In dem Wechselrichter 17 können zum Erzeugen des Drehstroms mehrere Halbbrücken 22 bereitgestellt sein, von denen jede eine Highside-Schalteinheit T1, T3, T5 und eine Lowside-Schalteinheit T2, T4, T6 aufweisen kann. Jede Schalteinheit T1 - T6 kann beispielsweise jeweils auf der Grundlage zumindest eines MOSFET oder Bipolartransistors realisiert sein. Die Halbbrücken 22 können gemäß dem Stand der Technik ausgestaltet sein.
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Eine Steuervorrichtung 23 kann ermitteln, wann für das Kraftfahrzeug 10 eine Haltephase vorgesehen ist, während welcher das Kraftfahrzeug 10 an einer Halteposition 24 gehalten werden soll, sodass eine Rollbewegung des Kraftfahrzeugs 10 aus der Halteposition 24 heraus zu verhindern ist. Befindet sich das Kraftfahrzeug 10 in der Halteposition 24, so kann durch die Steuervorrichtung 23 für die Haltephase ein Kurzschluss in der Statorwicklung 14 bewirkt werden, indem beispielsweise zwei oder mehr als zwei oder alle Statorspulen 16 kurzgeschlossen werden, d.h. es wird ein Kurzschluss K erzeugt. Hierzu können beispielsweise alle Lowside-Schalteinheiten T2, T4, T6 elektrisch leitend geschaltet werden, während die Highside-Schalteinheiten T1, T3, T5 elektrisch sperrend geschaltet bleiben. Hierdurch ergibt sich dann ein Kurzschluss über die Lowside-Schalteinheiten T2, T4, T6 und die Minus-Leitung 20. Die Minus-Leitung 20 wirkt hierbei wie eine zusätzlicher Sternpunkt. Jede der Schalteinheiten T1 - T6 stellt somit ein Schaltelement dar, mittels welchem der Kurzschluss K bewirkt werden kann.
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Beginnt nun eine Rollbewegung des Kraftfahrzeugs 10, so wird diese über die Räder auf den Rotor als Drehbewegung 25 übertragen. Durch ein Magnetfeld 26 des Rotors wird dann in der kurzgeschlossenen Statorwicklung 14 ein Kurzschlussstrom induziert, durch welchen wiederum ein Gegenmoment 27 im Rotor 12 verursacht wird, welches der Drehbewegung 25 entgegenwirkt. Hierdurch wird ein Rollwiderstand oder eine Trägheit des Kraftfahrzeugs 10 gegen eine Rollbewegung vergrößert.
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Der Kurzschluss K kann auch über die Highside-Schalteinheiten T1, T3, T5 in der Plus-Leitung 19 verursacht werden, während dann die Lowside-Schalteinheiten T2, T4, T6 elektrisch sperrend geschaltet bleibt. Dann stellt die Plus-Leitung einen zusätzlichen Sternpunkt dar.
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Die Räder, die mit der elektrischen Maschine 11 mechanisch gekoppelt sind, können somit in vorteilhafter Weise beispielsweise ohne Reibbremse ausgestaltet werden. Das Halten des Kraftfahrzeugs 10 in einer Halteposition 24 kann mittels der elektrischen Maschine 11 selbst erfolgen. Das kann eine Bremse auf einer Achse sparen. Eine mechanische Bremse oder Reibbremse ist dann lediglich an einer anderen Achse vorgesehen, um hierdurch bevorzugt Sicherheit zu verschaffen. Die elektrische Maschine 11 kann das Kraftfahrzeug 10 aber ohne zusätzliche Bremse halten, beispielsweise bei einem Ampelstopp bei roter Ampel oder in einem Start-Stopp-Betrieb während einer Stopp-Phase. Die Bremsfunktion durch Kurzschließen der Statorwicklung 14 mittels des Kurzschlusses K kann auch pulsweit moduliert erfolgen, indem eine Pulsweitmodulation auf die elektrisch leitend zu schaltenden Schalteinheiten, beispielsweise die Lowside-Schalteinheiten T2, T4, T6, ausgeführt wird. Dies kann beispielsweise beim Annähern an die Halteposition 24 durchgeführt werden, um das Kraftfahrzeug 10 abzubremsen oder zu entschleunigen.
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Insgesamt ergibt sich eine zusätzliche Bremsfunktion ohne zusätzliches Bauteil, wenn die Leistungselektronik des Wechselrichters 17 verwendet wird. Die Räder, die mit der elektrischen Maschine 11 für den Fahrantrieb gekoppelt sind, können dann bevorzugt frei von einer mechanischen Bremse ausgestaltet sein.
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Die elektrische Maschine 11 kann als Antriebsmotor und für einen rekuperativen Bremsbetrieb auch als Generator zum Verringern der Fahrgeschwindigkeit dienen. Im Stand der Technik müsste während eines Halts mit mechanischer Bremse gebremst werden. Solche mechanischen Bremsen sind schwer und stellen eine ungefederte Masse dar.
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Die elektrische Maschine (im Folgenden auch „E-Maschine“) kann nun auch als Bremse benutzt werden, indem z.B. die Schalteinheiten T2, T4, T6 zu und T1, T3, T5 auf gemacht werden - oder umgekehrt. Es ergibt sich eine elektrische Bremse
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Zusätzlich kann mittels der elektrischen Maschine ein Motor für einen Fahrantrieb bereitgestellt sein. Zudem kann die elektrische Maschine als Generator für einen rekuperativen Bremsbetrieb zum Verringern der Fahrgeschwindigkeit genutzt werden.
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Vorteil ist, man kann Bremse auf einer Achse sparen. Eine mechanische Bremse wird höchstens an einer Achse benötigt (zur Sicherheit). Die E-Maschine kann das Kraftfahrzeug ohne zusätzliche Bremse halten, z.B. bei roter Ampel und/oder in einem Start - Stopp-System.
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Gemäß der Idee kann die E-Maschine (z.B. Motor und Generator-Rekuperator) eine dritte (Bremse / Parksperre)-Funktion bereitstellen. Das heißt, dass das E-Maschine selbst das Fahrzeug (ohne mechanische Bremse) festhalten kann.
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Folgende Möglichkeiten sind ebenfalls vorhanden:
- - Man kann die Motor- und Generator-Funktionen mit dieser Bremsfunktion kombinieren.
- - Diese Bremsfunktion ist PWM-modulierbar (PWM - Pulsweitenmodulation).
- - Für schnelle/starke Bremsung (Bremsmoment oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts) kann man immer noch eine mechanische Bremsen, zumindest an einer Vorderachse, zuschalten oder man kann auf diese umschalten.
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Es ergibt sich ein zusätzliche Bremsfunktion ohne zusätzliche Bauteile. Man kann die mechanische Bremse an der betreffenden Achse aussetzen. Es kann die mechanische Parksperre weggelassen werden.
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2 zeigt ein Beispiel, wie ein Kraftfahrzeug 10 mit seiner elektrischen Maschine 11 über der Zeit t drei Betriebsmodi (Motorbetrieb a, Generatorbetrieb b und der durch den beschriebenen Kurzschluss bewirkte Bremsbetrieb oder Haltephase c) einstellen kann. Ein sich über Zeit t ergebender Verlauf einer Fahrgeschwindigkeit V ist angegeben.
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Unterhalb des Diagramms ist die Energiewandlung für die Betriebsmodi a, b, c dargestellt:
- a. Battery zu elektrischer Maschine (Motorbetrieb) zu Fahrzeugbewegung;
- b. Fahrzeugbewegung zu elektrischer Maschine (Generatorbetrieb) zu Batterie;
- c. Fahrzeugbewegung zu elektrischer Maschine (Bremsbetrieb) zu Wärme.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Bremse durch eine Leistungselektronik eines Wechselrichters bereitgestellt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009047612 A1 [0004]
- DE 102016204934 A1 [0004]
- DE 102013201679 A1 [0004]
