DE102021101100A1 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechende Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechende Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Thomas Heckel
Franz Honkomp
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (2), die über eine als Asynchronmaschine ausgestaltete und eine Ausgangswelle (4) aufweisende elektrische Maschine (3), einen elektrisch an die elektrische Maschine (3) angeschlossenen und in Abhängigkeit von einer Drehzahl zum Betreiben der elektrischen Maschine (3) angesteuerten Wechselrichter sowie wenigstens eine über zumindest eine Radachse (7) an die Ausgangswelle (4) der elektrischen Maschine (3) antriebstechnisch angeschlossene Radnabe (10) verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass die Drehzahl zumindest zeitweise mittels eines abseits der elektrischen Maschine (3) angeordneten Drehzahlsensors ermittelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (2).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die über eine als Asynchronmaschine ausgestaltete und eine Ausgangswelle aufweisende elektrische Maschine, einen elektrisch an die elektrische Maschine angeschlossenen und in Abhängigkeit von einer Drehzahl zum Betreiben der elektrischen Maschine angesteuerten Wechselrichter sowie wenigstens eine über zumindest eine Radachse an die Ausgangswelle der elektrischen Maschine antriebstechnisch angeschlossen Radnabe verfügt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift EP 2 588 338 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Antriebssystem eines Elektrofahrzeugs mit einem zumindest einem Rad zugeordneten Antriebsmodul, das im motorischen Betrieb und im generatorischen Betrieb betreibbar ist, wobei ein Antriebsmotor und ein Generator koaxial angeordnet sind, und mit einem Getriebe, dessen Abtriebswelle das Rad antreibt. Dabei ist vorgesehen, dass Getriebe und Motor sowie Generator im Wesentlichen koaxial angeordnet sind, wobei der Stator und der Rotor das Getriebe zumindest abschnittsweise umgreifen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine kostengünstige Ausgestaltung und/oder einen besonders zuverlässigen Betrieb der Antriebseinrichtung ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Drehzahl zumindest zeitweise mittels eines abseits der elektrischen Maschine angeordneten Drehzahlsensors ermittelt wird.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Antriebseinrichtung ist bevorzugt Bestandteil des Kraftfahrzeugs, kann jedoch selbstverständlich auch separat von diesem vorliegen. Die Antriebseinrichtung dient einem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments verfügt die Antriebseinrichtung über die elektrische Maschine. Diese stellt das Antriebsdrehmoment über ihre Ausgangswelle bereit.
  • Die Ausgangswelle der elektrischen Maschine ist antriebstechnisch mit der Radnabe gekoppelt, welche Bestandteil des Kraftfahrzeugs ist, jedoch auch als Bestandteil der Antriebseinrichtung gelten kann. Die Radnabe dient der drehfesten Aufnahme eines Rads. Bei an der Radnabe befestigtem Rad ist dieses insoweit antriebstechnisch an die Ausgangswelle der elektrische Maschine angeschlossen und ist mittels dieser antreibbar.
  • Während des Betriebs der Antriebseinrichtung wird die Radnabe beziehungsweise das Rad zumindest zeitweise mithilfe der elektrischen Maschine angetrieben. Die antriebstechnische Verbindung zwischen der Radnabe und der Ausgangswelle ist über die Radachse hergestellt. Auch die Radachse ist bevorzugt Bestandteil des Kraftfahrzeugs, kann jedoch ebenfalls als Bestandteil der Antriebseinrichtung angesehen werden.
  • Besonders bevorzugt weist die Radachse mehrere Radnaben auf, an welchen jeweils ein Rad des Kraftfahrzeugs befestigbar beziehungsweise befestigt ist. Über die Radachse sind insoweit mehrere Radnaben beziehungsweise Räder antriebstechnisch an die elektrischen Maschine beziehungsweise ihre Ausgangswelle angebunden. Hierbei ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Radachse ein Achsdifferentialgetriebe aufweist, wobei eine Primäreingangswelle des Achsdifferentialgetriebes an die Ausgangswelle antriebstechnisch angeschlossen ist, wohingegen eine erste Radnabe des Kraftfahrzeugs mit einer ersten Ausgangswelle des Achsdifferentialgetriebes und eine zweite Radnabe des Kraftfahrzeugs mit einer zweiten Ausgangswelle des Achsdifferentialgetriebes antriebstechnisch gekoppelt sind.
  • Die elektrische Maschine liegt in Form der Asynchronmaschine vor. Sie verfügt über einen Rotor sowie einen Stator, welche drehbar zueinander angeordnet sind. Bevorzugt wird mittels des Stators ein Statordrehfeld erzeugt, welches eine Drehbewegung des Rotors bezüglich des Status bewirkt. Aufgrund der Ausgestaltung der elektrischen Maschine als Asynchronmaschine läuft der Rotor dem Statordrehfeld vor (bei einem Betrieb als Generator) beziehungsweise nach (bei einem Betrieb als Motor). Der Rotor der elektrische Maschine ist bevorzugt als Kurzschlussläufer ausgestaltet. Auch eine Realisierung als Schleifenläufer kann jedoch grundsätzlich vorgesehen sein. Die Ausgangswelle ist bevorzugt starr und permanent mit dem Rotor antriebstechnisch gekoppelt.
  • Das Statordrehfeld der elektrische Maschine wird mittels Drehstrom erzeugt, sodass die Asynchronmaschine auch als Drehstrom-Asynchronmaschine bezeichnet werden kann. Der Drehstrom wird mittels des Wechselrichters bereitgestellt, über welchen die elektrische Maschine vorzugsweise elektrisch an eine elektrische Energiequelle, insbesondere an einen elektrischen Energiespeicher, bevorzugt eine Batterie oder einen Akkumulator, angeschlossen ist.
  • Der Wechselrichter erzeugt den Drehstrom derart, dass der Rotor und mithin die Ausgangswelle eine gewünschte Drehzahl aufweisen und/oder an ihnen ein gewünschtes Drehmoment, insbesondere das Antriebsdrehmoment, anliegt. Zum Ansteuern des Wechselrichters und somit zum Bereitstellen des Drehstroms für die elektrische Maschine muss deren Drehzahl, also die Drehzahl des Rotors beziehungsweise die Drehzahl der Ausgangswelle, bekannt sein.
  • Üblicherweise verfügt daher die elektrische Maschine über einen Drehzahlsensor, beispielsweise einen Inkrementalgeber. Alternativ kann auch ein Rotorlagesensor, beispielsweise ein Resolver oder ein Sinus-Kosinus-Geber vorliegen. Aus der mittels des Rotorlagesensors gemessenen Rotorlage kann die Drehzahl der elektrischen Maschine ermittelt werden. Dies erfordert jedoch das Vorliegen des separaten Drehzahlsensors der elektrischen Maschine, sodass entsprechender Bauraum innerhalb der elektrische Maschine benötigt wird und zusätzliche Kosten für den Drehzahlsensor anfallen.
  • Aus diesem Grund ist es nun vorgesehen, die zum Ansteuern des Wechselrichters herangezogene Drehzahl zumindest zeitweise mittels desjenigen Drehzahlsensors zu ermitteln, der abseits der elektrischen Maschine angeordnet ist. Das bedeutet also, dass der Drehzahlsensor, mittels welchem die Drehzahl bestimmt wird, außerhalb und bevorzugt räumlich beabstandet von der elektrische Maschine vorliegt. Entsprechend ist der Drehzahlsensor derart ausgestaltet und/oder angeordnet, dass er nicht zum unmittelbaren Messen der Drehzahl des Rotors und/oder der Ausgangswelle der elektrische Maschine verwendbar ist. Vielmehr wird mithilfe des Drehzahlsensors unmittelbar die Drehzahl eines von der elektrische Maschine verschiedenen und ihr nicht angehörigen Elements gemessen und diese Drehzahl zum Ansteuern des Wechselrichters verwendet.
  • Beispielsweise ist es hierbei vorgesehen, dass der Drehzahlsensor die Drehzahl der Radnabe unmittelbar misst und entsprechend im Bereich der Radnabe angeordnet ist. Da die Radnabe zumindest zeitweise antriebstechnisch mit der Ausgangswelle gekoppelt ist und in diesem Fall in einem festen Drehzahlverhältnis zu ihr steht, kann die Drehzahl der Radnabe ohne weiteres zum Ansteuern des Wechselrichters herangezogen werden. Dies macht es möglich, auf einen separaten Drehzahlsensor an beziehungsweise in der elektrische Maschine zu verzichten, sodass die elektrische Maschine kostengünstiger herstellbar ist als eine elektrische Maschine, welche in einer herkömmlichen Antriebseinrichtung Verwendung findet.
  • Zudem wird Bauraum eingespart, sodass sich eine kompaktere Ausgestaltung der elektrische Maschine und mithin der Antriebseinrichtung ergibt. Auch wird eine Gewichtsreduktion erzielt. Ebenfalls sind weniger Schnittstellen an einem Steuergerät erforderlich, welches zum Ansteuern des Wechselrichters verwendet wird, da der ansonsten an dem Steuergerät angeschlossene Drehzahlsensor der elektrische Maschine entfällt. Ebenso entfallen für das Anschließen des Drehzahlsensors der elektrische Maschine an das Steuergerät notwendige Sensorleitungen und Steckverbinder.
  • Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine zwar einen Drehzahlsensor aufweist, mittels welchem die Drehzahl des Rotors beziehungsweise der Ausgangswelle gemessen wird. Dennoch wird zumindest zeitweise die mithilfe des abseits der elektrische Maschine angeordneten Drehzahlsensors gemessene Drehzahl zum Ansteuern des Wechselrichters verwendet. Beispielsweise ist es hierbei vorgesehen, die mithilfe des Drehzahlsensors der elektrische Maschine gemessene Drehzahl unter Verwendung der mittels des abseits der elektrische Maschine angeordneten Drehzahlsensors gemessenen Drehzahl zu plausibilisieren und erst dann zum Ansteuern des Wechselrichters heranzuziehen, sofern die beiden Drehzahl übereinstimmen oder zumindest innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches übereinstimmen. Hierdurch wird ein besonders zuverlässiger Betrieb der Antriebseinrichtung realisiert.
  • In jedem Fall ist es vorgesehen, mittels des abseits der elektrischen Maschine angeordneten Drehzahlsensors eine Drehzahl zu messen und diese entweder unmittelbar als die zum Ansteuern des Wechselrichters verwendete Drehzahl heranzuziehen oder aus ihr die zum Ansteuern des Wechselrichters verwendete Drehzahl zu ermitteln. Im ersten Fall ist die gemessene Drehzahl also unmittelbar die zum Ansteuern verwendete Drehzahl, in letzterem Fall wird die zum Ansteuern verwendete Drehzahl von der gemessenen Drehzahl abgeleitet, sodass die gemessene Drehzahl lediglich mittelbar zum Ansteuern herangezogen wird.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mittels der Drehzahl ein Schlupf eines mit der Ausgangswelle drehfest gekoppelten Rotors der elektrische Maschine bezüglich eines mittels eines Stators der elektrischen Maschine erzeugten Statordrehfelds eingestellt wird. Eingangs wurde bereits erläutert, dass der Rotor dem Statordrehfeld des Stators vor- beziehungsweise nachläuft. Das bedeutet, dass zwischen dem Rotor und dem Statordrehfeld ein Schlupf vorliegt, um welchen sich der Rotor langsamer beziehungsweise schneller dreht als das Statordrehfeld. Dieser Schlupf wird in Abhängigkeit von der Drehzahl eingestellt, nämlich durch entsprechendes Ansteuern des Wechselrichters. Hierdurch wird ein definierter Schlupf zwischen dem Rotor und dem Statordrehfeld des Stators erzielt. Entsprechend liegen ein optimaler Wirkungsgrad sowie ein optimales Drehmoment der elektrischen Maschine und ein kippfreier Betrieb vor.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Drehzahlsensor ein an der Radachse und schließlich wurde der Radnabe angeordneter Drehzahlsensor verwendet wird. Anders ausgedrückt dient der Drehzahlsensor dem unmittelbaren messen der Drehzahl der Radachse und/oder dem unmittelbaren messen der Drehzahl der Radnabe. Während die Radachse beziehungsweise die Radnabe drehfest und mit einem bestimmten Drehzahlverhältnis mit der Ausgangswelle gekoppelt ist, kann die mittels des Drehzahlsensors gemessene Drehzahl ohne weiteres zum ansteuern des Wechselrichters herangezogen werden. Hieraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass antriebstechnisch zwischen der Ausgangswelle und der Radachse mindestens eine drehzahlverändernde Getriebestufe angeordnet ist und das Ansteuern des Wechselrichters in Abhängigkeit von einem Übersetzungsverhältnis der Getriebestufe erfolgt. Die Radachse ist insoweit über die Getriebestufe antriebstechnisch an die Ausgangswelle angeschlossen, insbesondere antriebstechnisch starr und permanent mit ihr antriebstechnisch gekoppelt. Die Getriebestufen ist drehzahlverändernd ausgestaltet, weist also ein Übersetzungsverhältnis auf, welches von Eins verschieden ist.
  • Entsprechend liegt zwischen der Radachse und der Ausgangswelle stets das Übersetzungsverhältnis der Getriebestufe vor, welches insbesondere stets gleich ist. Dieses Übersetzungsverhältnis wird bei dem Ansteuern des Wechselrichters berücksichtigt. Insbesondere wird aus der gemessenen Drehzahl und dem Übersetzungsverhältnis die Drehzahl der Ausgangswelle beziehungsweise des Rotors der elektrischen Maschine berechnet und der Wechselrichter in Abhängigkeit von dieser berechneten Drehzahl angesteuert. Alternativ kann das Ansteuern auch unmittelbar auf Grundlage der gemessenen Drehzahl und des Übersetzungsverhältnisses erfolgen. Eine solche Vorgehensweise ermöglicht die Verwendung einer optimal an das Kraftfahrzeug angepassten elektrische Maschine.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Getriebestufe einen weiteren Drehzahlsensor aufweist und eine mittels des weiteren Drehzahlsensors gemessene Drehzahl zumindest zeitweise zum Ansteuern des Wechselrichters verwendet wird. Der weitere Drehzahlsensor liegt unabhängig von seiner Bezeichnung zusätzlich oder alternativ zu dem bereits genannten Drehzahlsensor vor. Der weitere Drehzahlsensor kann insoweit auch als einziger Drehzahlsensor vorgesehen sein.
  • Mithilfe des weiteren Drehzahlsensors wird die Drehzahl eines Bestandteils der Getriebestufe gemessen, beispielsweise die Drehzahl einer Eingangswelle der Getriebestufe oder einer Ausgangswelle der Getriebestufe. Die Eingangswelle der Getriebestufe ist antriebstechnisch an die Ausgangswelle der elektrischen Maschine angeschlossen, vorzugsweise ist sie starr und permanent mit ihr gekoppelt. Die Ausgangswelle der Getriebestufe ist hingegen mit der Radachse beziehungsweise der Radnabe antriebstechnisch verbunden, insbesondere ist sie starr und permanent mit ihr gekoppelt. Hierdurch kann eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung der Antriebseinrichtung realisiert werden.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Radachse eine erste Teilachse und eine zweite Teilachse aufweist, die jeweils antriebstechnisch an die Ausgangswelle angeschlossen sind und jeweils zumindest zeitweise mittels der elektrische Maschine angetrieben werden, wobei an der ersten Teilachse die als erste Radnabe ausgestaltete Radnabe und an der zweiten Teilachse eine zweite Radnabe vorliegt. Die Radachse ist also mehrteilig und verfügt zumindest über die erste Teilachse und die zweite Teilachse. Beide Teilachsen sind antriebstechnisch an die Ausgangswelle angeschlossen, beispielsweise über ein Achsdifferentialgetriebe. In diesem Fall liegen die beiden Teilachsen als Ausgangswellen des Achsdifferentialgetriebes vor oder sind zumindest antriebstechnisch an diese angeschlossen, insbesondere starr und permanent mit ihnen verbunden.
  • Bevorzugt sind die beiden Teilachsen jeweils über das Achsdifferentialgetriebe antriebstechnisch an die Ausgangswelle angeschlossen, vorzugsweise permanent. An jeder der Teilachsen liegt jeweils eine Radnabe vor, nämlich an der ersten Teilachse die erste Radnabe und an der zweiten Teilachse die zweite Radnabe. Unter der ersten Radnabe ist hierbei die vorstehend bereits erwähnte Radnabe zu verstehen. Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht auf einfache Art und Weise die Realisierung eines mehrspurigen Kraftfahrzeugs, bei welchem die Drehzahl, die zum Ansteuern des Wechselrichters elektrische Maschine herangezogen wird, mittels des abseits der elektrische Maschine angeordneten Drehzahlsensors ermittelt wird.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Drehzahlsensor ein erster Drehzahlsensor ist, mittels welchem eine erste Drehzahl der ersten Teilachse gemessen wird, und mittels eines zweiten Drehzahlsensors eine zweite Drehzahl der zweiten Teilachse gemessen wird, wobei die Drehzahl aus der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl ermittelt wird. Der vorstehend bereits benannte Drehzahlsensor stellt also den ersten Drehzahlsensor dar. Zusätzlich zu dem ersten Drehzahlsensor liegt der zweite Drehzahlsensor vor.
  • Der erste Drehzahlsensor dient dem unmittelbaren Messen der Drehzahl der ersten Teilachse, welche als erste Drehzahl bezeichnet wird. Der zweite Drehzahlsensor dient dem unmittelbaren Messen der Drehzahl der zweiten Teilachse, welche als zweite Drehzahl bezeichnet wird. Die zum Ansteuern des Wechselrichters verwendete Drehzahl wird aus beiden Drehzahlen, also aus der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl, ermittelt. Beispielsweise wird die Drehzahl gleich einem Mittelwert aus der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl gesetzt. Hieraus ergibt sich eine zuverlässige Ermittlung der Drehzahl, welche in Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Antriebseinrichtung insbesondere redundant sein kann.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Teilachse und die zweite Teilachse über ein Differentialgetriebe an die Ausgangswelle antriebstechnisch angeschlossen sind und über dieses von der elektrischen Maschine jeweils zumindest zeitweise angetrieben werden. Die erste Teilachse und die zweite Teilachse sind über das Differentialgetriebe antriebstechnisch miteinander gekoppelt und zudem an die Ausgangswelle antriebstechnisch angeschlossen. Das von der elektrischen Maschine bereitgestellte Antriebsdrehmoments wird zumindest zeitweise auf die beiden Teilachsen übertragen, insbesondere zeitweise zu gleichen Teilen und zeitweise zu ungleichen Teilen, in Abhängigkeit von einer Fahrsituation des Kraftfahrzeugs.
  • Bei einer solchen Ausgestaltung ist es sinnvoll, als Drehzahl zum Ansteuern des Wechselrichters die mittels des weiteren Drehzahlsensors gemessene Drehzahl der Getriebestufe oder aber die mittels des ersten Drehzahlsensors und des zweiten Drehzahlsensors gemessenen Drehzahlen heranzuziehen. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die zum Ansteuern des Wechselrichters verwendete Drehzahl aus der ersten Drehzahl der zweiten Drehzahl berechnet wird, insbesondere als Mittelwert aus der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl vorliegt. Hierdurch ist eine äußerst genaue Bestimmung der Drehzahl umgesetzt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass antriebstechnisch zwischen der Ausgangswelle einerseits und der Radachse und/oder der Radnabe andererseits eine Schaltkupplung vorliegt und bei geöffneter Schaltkupplung die Drehzahl mittels eines zusätzlichen Drehzahlsensors der elektrischen Maschine ermittelt wird. Mittels der Schaltkupplung ist eine antriebstechnische Kopplung zwischen der Ausgangswelle einerseits und der Radachse beziehungsweise der Radnabe andererseits wahlweise hergestellt oder unterbrochen. Bei einer ersten Schalteinstellung der Schaltkupplung ist die Ausgangswelle mit der Radachse beziehungsweise der Radnabe antriebstechnisch gekoppelt, wohingegen die Ausgangswelle bei einer zweiten Schalteinstellung der Schaltkupplung von der Radachse beziehungsweise der Radnabe antriebstechnisch entkoppelt ist.
  • Bei geschlossener Schaltkupplung wird die zum Ansteuern des Wechselrichters verwendete Drehzahl unmittelbar aus der der mittels des Drehzahlsensors gemessenen Drehzahl ermittelt. Eine solche Vorgehensweise ist bei geöffneter Schaltkupplung nicht möglich, da keine unmittelbare Wirkverbindung zwischen der Ausgangswelle und der Radachse beziehungsweise der Radnabe vorliegt. Aus diesem Grund wird bei geöffneter Schaltkupplung auf den zusätzlichen Drehzahlsensor zurückgegriffen, welcher der elektrischen Maschine zugeordnet ist.
  • Mithilfe des zusätzlichen Drehzahlsensors wird bevorzugt unmittelbar die Drehzahl der Ausgangswelle beziehungsweise des Rotors der elektrischen Maschine gemessen. Der zusätzliche Drehzahlsensor ist hierzu beispielsweise in einem Maschinengehäuse der elektrischen Maschine verbaut. Alternativ kann auch der bereits erwähnte weitere Drehzahlsensor als der zusätzliche Drehzahlsensor verwendet werden. Insgesamt ist es vorgesehen, die zum Ansteuern des Wechselrichters benötigte Drehzahl zumindest zeitweise aus der mittels des abseits der elektrischen Maschine angeordneten Drehzahlsensors gemessenen Drehzahl und zeitweise aus der mittels des zusätzlichen Drehzahlsensors gemessenen Drehzahl zu ermitteln. Hierdurch wird ein zuverlässiger Betrieb der Antriebseinrichtung, insbesondere mit redundante Drehzahlmessung, realisiert.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, mit einer als Asynchronmaschine ausgestalteten und eine Ausgangswelle aufweisenden elektrischen Maschine, einem elektrisch an die elektrische Maschine angeschlossenen und in Abhängigkeit von einer Drehzahl zum Betreiben der elektrische Maschine angesteuerten Wechselrichter sowie wenigstens einer über zumindest eine Radachse an die Ausgangswelle der elektrische Maschine antriebstechnisch angeschlossenen Radnabe. Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebserrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, die Drehzahl zumindest zeitweise mittels eines abseits der elektrische Maschine angeordneten Drehzahlsensors zu ermitteln.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
    • 1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1 für ein nicht im Detail dargestelltes Kraftfahrzeug 2. Die Antriebseinrichtung 1 weist eine elektrische Maschine 3 auf, welche über eine Ausgangswelle 4 verfügt, die drehfest mit einem Rotor der elektrischen Maschine 3 antriebstechnisch gekoppelt ist. Die elektrische Maschine 3 ist mittels einer Leistungselektronik 5 ansteuerbar, welche zumindest einen Wechselrichter aufweist. Die elektrische Maschine 3 beziehungsweise ihre Ausgangswelle 4 sind antriebstechnisch an eine Getriebestufe 6 und über diese an eine Radachse 7 antriebstechnisch angeschlossen.
  • In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Radachse 7 mehrteilig und weist eine erste Teilachse 8 und eine zweite Teilachse 9 auf. Die Getriebestufe 6 kann hierbei als Achsdifferentialgetriebe für die Radachse 7 ausgestaltet sein. Entsprechend verbindet die Getriebestufe 6 die Ausgangswelle 4 antriebstechnisch sowohl mit der ersten Teilachse 8 als auch mit der zweiten Teilachse 9. An jeder der Teilachsen 8 und 9 ist jeweils eine Radnabe 10 angeordnet, an welcher ein Rad des Kraftfahrzeugs 2 befestigbar ist.
  • Jeder Teilachse 8 und 9 ist jeweils ein Drehzahlsensor 11 beziehungsweise 12 zugeordnet, wobei der Drehzahlsensor 11 als erster Drehzahlsensor und der Drehzahlsensor 12 als zweiter Drehzahlsensor bezeichnet werden kann. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Maschine 3 drehzahlsensorlos ausgestaltet, weist also keinen eigenen Drehzahlsensor auf. Da für ein Ansteuern des Wechselrichters die Drehzahl der elektrischen Maschine 3 bekannt sein muss, werden die Drehzahlsensoren 11 und 12 zum Ansteuern des Wechselrichters herangezogen.
  • Hierbei ist es beispielsweise vorgesehen, dass die zum Ansteuern des Wechselrichters verwendete Drehzahl aus den mittels der Drehzahlsensoren 11 und 12 gemessenen Drehzahlen sowie einem Übersetzungsverhältnis der Getriebestufe 6 ermittelt wird. Alternativ kann es selbstredend auch vorgesehen sein, dass die mittels der Drehzahlsensoren 11 und 12 gemessenen Drehzahlen sowie das Übersetzungsverhältnis der Getriebestufe 6 als separate Eingangsgrößen der Leistungselektronik 5 zugeführt werden.
  • Die beschriebene Ausgestaltung der Antriebseinrichtung 1 beziehungsweise die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht eine Gewichts- und Kostenreduzierung bei der Herstellung der Antriebseinrichtung 1, insbesondere der elektrischen Maschine 3. Zudem wird die Drehzahl redundant ermittelt, da mehrere Drehzahlsensoren 11 und 12 hierzu herangezogen werden. Selbst bei einem Ausfall eines der Drehzahlsensor 11 und 12 kann entsprechend die elektrische Maschine 3 durch entsprechendes Ansteuern des Wechselrichters weiterhin betrieben werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebseinrichtung
    2
    Kraftfahrzeug
    3
    elektrische Maschine
    4
    Ausgangswelle
    5
    Leistungselektronik
    6
    Getriebestufe
    7
    Radachse
    8
    1. Teilachse
    9
    2. Teilachse
    10
    Radnabe
    11
    Drehzahlsensor
    12
    Drehzahlsensor
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2588338 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (2), die über eine als Asynchronmaschine ausgestaltete und eine Ausgangswelle (4) aufweisende elektrische Maschine (3), einen elektrisch an die elektrische Maschine (3) angeschlossenen und in Abhängigkeit von einer Drehzahl zum Betreiben der elektrischen Maschine (3) angesteuerten Wechselrichter sowie wenigstens eine über zumindest eine Radachse (7) an die Ausgangswelle (4) der elektrischen Maschine (3) antriebstechnisch angeschlossene Radnabe (10) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl zumindest zeitweise mittels eines abseits der elektrischen Maschine (3) angeordneten Drehzahlsensors ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Drehzahl ein Schlupf eines mit der Ausgangswelle (4) drehfest gekoppelten Rotors der elektrischen Maschine (3) bezüglich eines mittels eines Stators der elektrischen Maschine (3) erzeugten Statordrehfelds eingestellt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Drehzahlsensor ein an der Radachse (7) und/oder der Radnabe (10) angeordneter Drehzahlsensor (11, 12) verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass antriebstechnisch zwischen der Ausgangswelle (4) und der Radachse (7) wenigstens eine drehzahlverändernde Getriebestufe (6) angeordnet ist und das Ansteuern des Wechselrichters in Abhängigkeit von einem Übersetzungsverhältnis der Getriebestufe (6) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebestufe (6) einen weiteren Drehzahlsensor aufweist und eine mittels des weiteren Drehzahlsensors gemessene Drehzahl zumindest zeitweise zum Ansteuern des Wechselrichters verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radachse (7) eine erste Teilachse (8) und eine zweite Teilachse (9) aufweist, die jeweils antriebstechnisch an die Ausgangswelle (4) angeschlossen sind und jeweils zumindest zeitweise mittels der elektrischen Maschine (3) angetrieben werden, wobei an der ersten Teilachse (8) die als erste Radnabe ausgestaltete Radnabe (10) und an der zweiten Teilachse eine zweite Radnabe (10) vorliegt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlsensor ein erster Drehzahlsensor (11) ist, mittels welchem eine erste Drehzahl der ersten Teilachse (8) gemessen wird, und mittels eines zweiten Drehzahlsensors (12) eine zweite Drehzahl der zweiten Teilachse (9) gemessen wird, wobei die Drehzahl aus der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl ermittelt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilachse (8) und die zweite Teilachse (9) über ein Differentialgetriebe an die Ausgangswelle (4) antriebstechnisch angeschlossen sind und über dieses von der elektrischen Maschine (3) jeweils zumindest zeitweise angetrieben werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass antriebstechnisch zwischen der Ausgangswelle (4) einerseits und der Radachse (7) und/oder der Radnabe (10) andererseits eine Schaltkupplung vorliegt und bei geöffneter Schaltkupplung die Drehzahl mittels eines zusätzlichen Drehzahlsensors der elektrischen Maschine (3) ermittelt wird.
  10. Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (2), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer als Asynchronmaschine ausgestalteten und eine Ausgangswelle (4) aufweisenden elektrischen Maschine (3), einem elektrisch an die elektrische Maschine (3) angeschlossenen und in Abhängigkeit von einer Drehzahl zum Betreiben der elektrischen Maschine (3) angesteuerten Wechselrichter sowie wenigstens einer über zumindest eine Radachse (7) an die Ausgangswelle (4) der elektrischen Maschine (3) antriebstechnisch angeschlossen Radnabe (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, die Drehzahl zumindest zeitweise mittels eines abseits der elektrischen Maschine (3) angeordneten Drehzahlsensors zu ermitteln.
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