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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine elektrische Maschine, eine Getriebeanordnung und eine Hydraulikanordnung mit wenigstens einem ersten hydraulischen Aktor zur Steuerung eines Volumenstroms eines Hydraulikfluids innerhalb des elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs, sowie einer Steuereinrichtung, welche wenigstens mit dem ersten Aktor zu dessen Ansteuerung verbunden ist.
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Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
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Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnradifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2-Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet.
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Neben den rein elektrisch betriebenen Antriebssträngen sind auch hybride Antriebsstränge bekannt. Derartige Antriebsstränge eines Hybridfahrzeuges umfassen üblicherweise eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor und ermöglichen - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben.
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Bei der Entwicklung der für E-Achsen oder Hybridmodule vorgesehenen elektrischen Maschinen besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten zu steigern, so dass der hierzu notwendigen Kühlung der elektrischen Maschinen wachsende Bedeutung zukommt. Aufgrund der notwenigen Kühlleistungen haben sich in den meisten Konzepten Hydraulikflüssigkeiten, wie Kühlöle, zum Abtransport von Wärme aus den thermisch beaufschlagten Bereichen einer elektrischen Maschine durchgesetzt.
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Die Mantelkühlung sowie die Wickelkopfkühlung sind beispielsweise aus dem Stand der Technik für die Realisierung einer Kühlung von elektrischen Maschinen mittels Hydraulikflüssigkeiten bekannt. Während die Mantelkühlung die entstehende Wärme an der äußeren Oberfläche des Statorblechpakets in einen Kühlkreislauf überträgt, erfolgt bei der Wickelkopfkühlung der Wärmeübergang direkt an den Leitern außerhalb des Statorblechpakets im Bereich der Wickelköpfe in das Fluid .
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Weitere Verbesserungen bieten getrennt ausgeführte Kühlkanäle, welche sowohl in das Blechpaket des Stators (siehe z. B.
EP3157138 A1 ) als auch in die Nut zusätzlich zu den Leitern eingebracht werden (siehe z. B. Markus Schiefer: Indirekte Wicklungskühlung von hochausgenutzten permanenterregten Synchronmaschinen mit Zahnspulenwicklung, Dissertation, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2017).
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Es sind auch Konzepte bekannt, bei denen die Wicklungen direkt mit Hydraulikflüssigkeit umströmt werden, um die Leistungsdichte zu erhöhen. Eine verbesserte Kühlung mit direktem Kontakt von Hydraulikflüssigkeit und Leiter in der Nut ist bereits grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt beispielsweise
DE102015013018 A1 eine Lösung für elektrische Maschinen mit Einzelzahnwicklung, wobei das Fluid direkt die Wicklungen, welche um die Zähne gewickelt sind, umströmt.
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EP 0 696 697 A1 offenbart des Weiteren eine Schmiervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Kraftübertragungssystem mit rotierenden Elementen, die sich beim Anhalten des Fahrzeugs alle in Ruhestellung befinden, ein Gehäuse, in dem das Kraftübertragungssystem untergebracht ist und in dem ein Schmieröl gespeichert ist, und eine Ölpumpe, die durch das Kraftübertragungssystem angetrieben wird und die so arbeitet, dass sie das Öl aus dem unteren Teil des Gehäuses zu Schmierpunkten des Kraftübertragungssystems fördert, wobei ein Ölreservoir vorgesehen ist, um eine vorbestimmte Menge des von der Pumpe geförderten Öls zu speichern, wenn eine Fördermenge der Pumpe einen vorbestimmten Wert mit einer Zunahme der Geschwindigkeit des Kraftübertragungssystems übersteigt, und der Pegel (A) des in dem unteren Teil des Gehäuses gespeicherten Öls, wenn kein Öl in dem Reservoir gespeichert ist, so bestimmt wird, dass ein Teil des Kraftübertragungssystems in das Bad des Schmieröls eingetaucht ist, und der Ölpegel (B), wenn die vorbestimmte Menge des von der Pumpe geförderten Öls in dem Reservoir gespeichert ist, so bestimmt wird, dass sich das untere Ende des Kraftübertragungssystems über dem Ölpegel (B) befindet.
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JP 2006- 312 353 A beschreibt eine Fahrzeugsteuervorrichtung umfassend eine Vielzahl von Ölkanälen, um jeweils eine Vielzahl von Teilen (einen Motor, ein Untersetzungsgetriebe und eine Differentialvorrichtung) mit Schmieröl zu versorgen, eine Vielzahl von Magnetventilen, die in den Ölkanälen vorgesehen sind, um die durchfließende Menge des Schmieröls zu bestimmen, und ein Steuergerät, um die Menge des Schmieröls, die der Vielzahl von Teilen zugeführt werden soll, für die Magnetventile unabhängig zu steuern. Ein Auffangbehälter und ein Druckspeicher sind üblicherweise mit den mehreren Ölkanälen verbunden. Vorzugsweise berücksichtigt das Steuergerät mindestens eines der folgenden Kriterien: das angeforderte Drehmoment, den Lenkwinkel, die Beschleunigung, die Reibung der Straßenoberfläche und die Steigung der Straßenoberfläche als Fahrzustand des Fahrzeugs.
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Ferner wird in der
US 2006 / 0 223 670 A1 eine Steuervorrichtung für einen hydraulischen Kreislauf beschrieben, der selektiv Öl zu einem ersten Ölkanal und einem zweiten Ölkanal durch eine Ölpumpe liefert, wobei die Steuervorrichtung umfasst: eine Ölkanal-Umschalteinheit, die so ausgebildet ist, dass sie die Ölpumpe entweder mit dem ersten Ölkanal oder dem zweiten Ölkanal verbindet; eine Steuermodus-Umschalteinheit, die so ausgebildet ist, dass sie den Steuermodus des Elektromotors entweder auf einen Drehmoment-Steuermodus oder einen Drehzahl-Steuermodus umschaltet; eine Ölkanal-Auswahleinheit, die so ausgebildet ist, dass sie auswählt, ob die Ölpumpe mit dem ersten Ölkanal oder dem zweiten Ölkanal verbunden werden soll; und eine Steuereinheit, die so eingerichtet ist, dass sie die Steuerung so durchführt, dass die Steuermodus-Umschalteinheit den Steuermodus auf den Drehmoment-Steuermodus umschaltet, wenn der erste Ölkanal ausgewählt wurde, und die Steuerung so durchführt, dass die Steuermodus-Umschalteinheit den Steuermodus auf den Drehzahl-Steuermodus umschaltet, wenn der zweite Ölkanal ausgewählt wurde.
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Schließlich offenbart
DE 199 12 328 A1 eine Vorrichtung zur Ölführung in einem Getriebe eines Kraftfahrzeuges, bei welchem Zahnradpaarungen in Eingriff stehen und in Abhängigkeit von einem gewählten Gang lastfrei umlaufen oder in Lasteingriff stehen. In dem Getriebe ist wenigstens eine Ölleitung zur Führung von Kühl- bzw. Schmieröl aus dem Ölsumpf zu den Zahnradpaarungen vorgesehen. Die Ölleitung weist im Bereich einer Zahnradpaarung eine oder mehrere Öffnungen auf. Weiter ist eine Verschlußeinrichtung zum Öffnen und Schließen der wenigstens einen Ölleitung und/oder ihrer Öffnung(en) vorgesehen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang bereitzustellen, der eine hohe Leistungsdichte durch eine optimierte Kühlung und optimierte Steuerung aufweist und gleichzeitig besonders kompakt sowie montagefreundlich ausgestaltet ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine elektrische Maschine, eine Getriebeanordnung und eine Hydraulikanordnung mit wenigstens einem ersten hydraulischen Aktor zur Steuerung eines Volumenstroms eines Hydraulikfluids innerhalb des elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs, sowie einer Steuereinrichtung, welche wenigstens mit dem ersten Aktor zu dessen Ansteuerung verbunden ist, wobei in der Steuereinrichtung wenigstens ein mehrdimensionales Kennfeld zur Ansteuerung des Aktors gespeichert ist, umfassend eine ein erstes Sensorsignal repräsentierenden, mit der Hydraulikanordnung in Wirkverbindung stehende Zustandsgröße, eine ein zweites Sensorsignal repräsentierenden, mit der Hydraulikanordnung in Wirkverbindung stehende Zustandsgröße, sowie eine Stellgröße zur Erzeugung eines Ansteuersignals zur Ansteuerung des Aktors, welche aus dem mehrdimensionalen Kennfeld in Abhängigkeit des ersten Sensorsignals und des zweiten Sensorsignals ermittelbar ist.
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Hierdurch kann eine besonders bedarfsgerechte Kühlung des elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs bereitgestellt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Sensorsignal eine Drehzahl repräsentiert und das zweite Sensorsignal ein Drehmoment repräsentiert. Die Drehzahl kann beispielsweise der Drehzahl der Rotorwelle des Rotors der elektrischen Maschine repräsentieren oder die Drehzahl einer Getriebewelle.
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Ein erstes, zweites oder ein weiteres Sensorsignal kann insbesondere auch eine Temperatur repräsentieren, insbesondere eine Temperatur eines Hydraulikfluids oder die Temperatur eines Bauteils des Achsantriebsstrangs, wie beispielsweise der Stator oder der Rotor der elektrischen Maschine. Ein erstes, zweites oder ein weiteres Sensorsignal kann in diesem Zusammenhang auch einen Temperaturgradienten repräsentieren.
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Ein erstes, zweites oder ein weiteres Sensorsignal kann ferner einen Gang einer mehrgängigen und schaltbaren Getriebeanordnung repräsentieren.
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Ein erstes, zweites oder ein weiteres Sensorsignal kann darüber hinaus auch eine Drehrichtung repräsentieren, insbesondere eine Drehrichtung des Rotors oder die Drehrichtung einer Getriebewelle.
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Ein erstes, zweites oder ein weiteres Sensorsignal kann des Weiteren einen Volumenstrom repräsentieren, insbesondere einen Volumenstrom eines Hydraulikfluids, wie beispielsweise eines Kühlöls.
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Besonders bevorzugt wird durch eine Kombination der vorangestellten Zustandsgrößen Drehzahl, Drehmoment, Temperatur, Gang, Drehrichtung, und/oder Volumenstrom ein mehrdimensionales Kennfeld zur Ansteuerung des Aktors definiert. Besonders bevorzugt weist das mehrdimensionale Kennfeld mehr als zwei Zustandsgrößen auf, aus denen ein Ansteuersignal zur Ansteuerung des Aktors abgeleitet wird.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Ein elektrisch betreibbarer Antriebsstrang umfasst eine elektrische Maschine und eine mit der elektrischen Maschine gekoppelte Getriebeanordnung. Die Getriebeanordnung und die elektrische Maschine bilden eine bauliche Einheit. Diese kann beispielsweise mittels eines Antriebsstranggehäuses gebildet sein, in welchem die Getriebeanordnung und die elektrische Maschine gemeinsam aufgenommen sind. Das Antriebsstranggehäuse ist bevorzugt aus einem metallischen Material, insbesondere bevorzugt aus Aluminium, Grauguss oder Stahlguss, insbesondere mittels einem Urformverfahren wie Gießen oder Druckguss geformt. Das Antriebsstranggehäuse kann insbesondere bevorzugt eine topfartige Grundform aufweisen, so dass die elektrische Maschine und das Getriebe über die offene Stirnseite des Antriebsstranggehäuses in dieses eingesetzt werden können. Im Zusammenhang mit dieser Ausgestaltung der Erfindung ist es insbesondere vorteilhaft, dass das erste Gehäuseteil als Antriebsstranggehäuse ausgebildet ist. Es ist ferner in diesem Zusammenhang bevorzugt, dass das zweite Gehäuseteil ein Deckel zum stirnseitigen Verschluss des Antriebsstranggehäuses ist.
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Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung des Getriebes gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist.
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Das Getriebegehäuse ist ein Gehäuse zur Aufnahme eines Getriebes. Es hat die Aufgabe, vorhandene Wellen jeweils über die Lager zu führen und den Rädern (eventuell Kurvenscheiben) bei allen Belastungen diejenigen Freiheitsgrade zu gewähren, derer sie bedürfen, ohne sie in der Dreh- und eventuell Bahnbewegung zu behindern, sowie Lagerkräfte und Abstützmomente aufzunehmen. Ein Getriebegehäuse kann ein- oder mehrschalig, das heißt, ungeteilt oder geteilt ausgebildet sein. Das Gehäuse sollte insbesondere auch sowohl Geräusche und Vibrationen dämpfen, als auch Schmierstoff sicher aufnehmen können. Das Getriebegehäuse ist bevorzugt aus einem metallischen Material, insbesondere bevorzugt aus Aluminium, Grauguss oder Stahlguss, insbesondere mittels einem Urformverfahren wie Gießen oder Druckguss geformt.
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Die elektrische Maschine kann ein Motorgehäuse aufweisen. Das Motorgehäuse umhaust die elektrische Maschine. Ein Motorgehäuse kann darüber hinaus auch die Steuer- und Leistungselektronik aufnehmen. Das Motorgehäuse kann darüber hinaus auch Bestandteil eines Kühlsystems für die elektrische Maschine und derart ausgebildet sein, dass Kühlfluid über das Motorgehäuse der elektrischen Maschine zugeführt werden und/oder die Wärme über die Gehäuseflächen nach außen abgeführt werden kann. Darüber hinaus schützt das Motorgehäuse die elektrische Maschine sowie die ggf vorhandene Elektronik vor äußeren Einflüssen. Ein Motorgehäuse kann insbesondere aus einem metallischen Material gebildet sein. Vorteilhafterweise kann das Motorgehäuse aus einem metallischen Gussmaterial, wie zum Beispiel Grauguss oder Stahlguss geformt sein.
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Die elektrische Maschine dient zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und sie umfasst in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich, insbesondere drehbar, angeordneten Teil.
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Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.
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Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen.
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Die Getriebeanordnung ist insbesondere mit der elektrischen Maschine koppelbar, welche zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich besonders bevorzugt um ein Hauptantriebsdrehmoment, sodass das Kraftfahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment angetrieben wird. Bevorzugt ist die Getriebeanordnung als ein Planetengetriebe ausgebildet, ganz besonders bevorzugt als ein schaltbares, insbesondere zweigängiges Planetengetriebe. Ferner kann die Getriebeanordnung alternativ oder ergänzend ein Differentialgetriebe aufweisen. Ein Differentialgetriebe ist ein Planetengetriebe mit einem Antrieb und zwei Abtrieben. Es hat üblicherweise die Funktion, zwei Fahrzeugräder eines Kraftfahrzeugs so anzutreiben, dass sie in Kurven unterschiedlich schnell, aber mit gleicher Vortriebskraft drehen können.
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Ferner weist der elektrisch betreibbare Antriebsstrang bevorzugt ein Kühlsystem auf. Das Kühlsystem dient der Abfuhr der innerhalb einer elektrischen Maschine durch elektrische Verluste erzeugten Wärme. Ein derartiges Kühlsystem kann Kühlkanäle innerhalb von Rotor (Rotorkühlkanal) und/oder Stator (Statorkühlkanal) aufweisen, durch die ein entsprechendes Kühlmedium zwecks Abtransport der Wärme geführt ist.
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Der elektrisch betreibbare Achsantriebsstrang weist ferner eine Steuereinrichtung auf. Eine Steuereinrichtung, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dient insbesondere der elektronischen Steuerung und/oder Reglung eines oder mehrerer technischer Systeme des elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs, wie beispielsweise eines oder mehrerer Hydraulikkreisläufe, der elektrischen Maschine, schaltbarer Getriebekomponenten und dergleichen.
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Eine Steuereinrichtung weist insbesondere einen kabelgebundenen oder kabellosen Signaleingang zum Empfang von insbesondere elektrischen Signalen, wie beispielsweise Sensorsignalen, auf. Ferner besitzt eine Steuereinrichtung ebenfalls bevorzugt einen kabelgebundenen oder kabellosen Signalausgang zur Übermittlung von insbesondere elektrischen Signalen, beispielsweise an elektrische Aktuatoren oder elektrische Verbraucher des elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs oder des Kraftfahrzeugs.
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Innerhalb der Steuereinrichtung können Steuerungsoperationen und/oder Reglungsoperationen durchgeführt werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinrichtung eine Hardware umfasst, die ausgebildet ist, eine Software auszuführen. Bevorzugt umfasst die Steuereinrichtung wenigstens einen elektronischen Prozessor zur Ausführung von in einer Software definierten Programmabläufen.
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Die Steuereinrichtung kann ferner einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen die in den an die Steuereinrichtung übermittelten Signalen enthaltenen Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden können. Ferner kann die Steuereinrichtung einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen Daten veränderbar und/oder unveränderbar gespeichert werden können.
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Eine Steuereinrichtung kann eine Mehrzahl von Steuergeräten umfassen, welche insbesondere räumlich getrennt voneinander im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Steuergeräte werden auch als Electronic Control Unit (ECU) oder Electronic Control Module (ECM) bezeichnet und besitzen bevorzugt elektronische Mikrocontroller zur Durchführung von Rechenoperationen zur Verarbeitung von Daten, besonders bevorzugt mittels einer Software. Die Steuergeräte können bevorzugt miteinander vernetzt sein, so dass ein kabelgebundener und/oder kabelloser Datenaustausch zwischen Steuergeräten ermöglicht ist. Insbesondere ist es auch möglich, die Steuergeräte über im Kraftfahrzeug vorhandene Bus-Systeme, wie beispielsweise CAN-Bus oder LIN-Bus, miteinander zu vernetzen.
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Ganz besonders bevorzugt besitzt die Steuereinrichtung wenigstens einen Prozessor und wenigstens einen Speicher, der insbesondere einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor die Steuereinrichtung zur Ausführung des Computerprogrammcodes zu veranlassen.
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Erfindungsgemäß weist die Hydraulikanordnung eine über den Aktor drehbeweglich und/oder translatorisch gegenüber einer Anschlussleitung in wenigstens eine erste und zweite Betriebsstellung versetzbare Steuerleitung auf, wobei die Steuerleitung über wenigstens einen Hydraulikeingang mit einem Hydraulikfluid beaufschlagbar ist, und das Hydraulikfluid über wenigstens eine erste in der Mantelfläche der Steuerleitung ausgebildete Steueröffnung mit einer an der Anschlussleitung ausgebildeten ersten Anschlussöffnung hydraulisch koppelbar ist, so dass in einer ersten Betriebsstellung der Steuerleitung ein Durchfluss von Hydraulikfluid durch die Steueröffnung und die Anschlussöffnung ermöglicht und in einer zweiten Betriebsstellung der Steuerleitung ein Durchfluss von Hydraulikfluid durch die Steueröffnung und die Anschlussöffnung verhindert ist. Es kann hierdurch erreicht werden, dass eine Kühlung verschiedener Systeme des Achsantriebsstrangs mit lediglich einem Aktor realisiert werden kann.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Steuerleitung als eine Hohlwelle ausgebildet ist, was fertigungstechnisch wie aus steuerungstechnischen Aspekten besonders günstig ist.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Durchflussmenge an Hydraulikfluid durch den Überdeckungsgrad der ersten Anschlussöffnung mit der ersten Steueröffnung steuerbar, insbesondere stufenlos steuerbar ist, wodurch sich eine sehr genaue Steuerung der Kühlleistung erreichen lässt.
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Erfindungsgemäß weist die Steuerleitung des Weiteren eine Mehrzahl von Steueröffnungen auf, die jeweils mit korrespondierenden Anschlussöffnungen einer oder mehrerer Anschlussleitungen koppelbar sind, so dass die Steuerbarkeit des hydraulischen Systems weiter verbessert werden kann. Erfindungsgemäß ist wenigstens eine der Anschlussleitungen mit einer ersten durch das Hydraulikfluid zu kühlenden Kupplungsanordnung koppelbar und/oder wenigstens eine der Anschlussleitungen mit einer ersten durch das Hydraulikfluid zu kühlenden Getriebeanordnung koppelbar und/oder wenigstens eine der Anschlussleitungen mit einer ersten durch das Hydraulikfluid zu kühlenden elektrischen Maschine koppelbar.
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Ein nicht zur Erfindung gehörendes Verfahren zur Steuerung eines elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, umfasst wenigstens eine elektrische Maschine, eine Getriebeanordnung und eine Hydraulikanordnung mit wenigstens einem ersten hydraulischen Aktor zur Steuerung eines Volumenstroms eines Hydraulikfluids innerhalb des elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs, sowie einer Steuereinrichtung, welche wenigstens mit dem ersten Aktor zu dessen Ansteuerung verbunden ist, wobei in der Steuereinrichtung wenigstens ein mehrdimensionales Kennfeld zur Ansteuerung des Aktors gespeichert ist, umfassend die folgenden Schritte:
- • Erfassen einer ein erstes Sensorsignal repräsentierenden, mit der Hydraulikanordnung in Wirkverbindung stehenden Zustandsgröße durch die Steuereinrichtung,
- • Erfassen einer ein zweites Sensorsignal repräsentierenden, mit der Hydraulikanordnung in Wirkverbindung stehenden Zustandsgröße durch die Steuereinrichtung, sowie
- • Bereitstellen einer Stellgröße zur Erzeugung eines Ansteuersignals zur Ansteuerung des Aktors, welche aus dem mehrdimensionalen Kennfeld in Abhängigkeit des ersten Sensorsignals und des zweiten Sensorsignals ermittelt ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang in einer schematischen Blockschaltdarstellung,
- 2 eine Detailansicht des Achsantriebsstrangs in einer Axialschnittdarstellung,
- 3 eine Blockschaltdarstellung der Hydraulikanordnung des Achsantriebsstrangs, und
- 4 ein mehrdimensionales Kennfeld zur Ansteuerung des Aktors 4
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Die 1 zeigt einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang 2 für ein Kraftfahrzeug 3, umfassend eine elektrische Maschine 20, eine Getriebeanordnung 19 und eine Hydraulikanordnung 1 mit wenigstens einem ersten hydraulischen Aktor 4 zur Steuerung eines Volumenstroms eines Hydraulikfluids 8 innerhalb des elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs 2, sowie einer Steuereinrichtung 12, welche wenigstens mit dem ersten Aktor 4 zu dessen Ansteuerung verbunden ist, was gut den 2-3 entnehmbar ist.
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Wie in der 4 zu erkennen ist, ist in der Steuereinrichtung 12 ein mehrdimensionales Kennfeld 13 zur Ansteuerung des Aktors 4 gespeichert, umfassend eine ein erstes Sensorsignal 14 repräsentierenden, mit der Hydraulikanordnung 1 in Wirkverbindung stehenden Zustandsgröße, eine ein zweites Sensorsignal 15 repräsentierenden, mit der Hydraulikanordnung 1 in Wirkverbindung stehenden Zustandsgröße, sowie eine Stellgröße 16 zur Erzeugung eines Ansteuersignals 17 zur Ansteuerung des Aktors 4, welche aus dem mehrdimensionalen Kennfeld 13 in Abhängigkeit des ersten Sensorsignals 14 und des zweiten Sensorsignals 15 ermittelbar ist.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel repräsentiert das erste Sensorsignal 14 eine Drehzahl und das zweite Sensorsignal 15 ein Drehmoment. Die Sensorsignale 14,15 werden den entsprechenden Achsen des Kennfelds 13 zugeordnet und daraus die entsprechende Stellgröße 16 ermittelt, welche dann von der Steuereinrichtung 12 als Ansteuersignal 17 für den Aktor 4 ausgegeben wird, was sich gut anhand der Darstellung der 4 nachvollziehen lässt.
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Der Achsantriebsstrang 2 kann demnach mit der Steuereinrichtung 12 beispielsweise durch die folgenden Schritte angesteuert werden:
- • Erfassen einer ein erstes Sensorsignal 14 repräsentierenden, mit der Hydraulikanordnung 1 in Wirkverbindung stehenden Zustandsgröße durch die Steuereinrichtung 12,
- • Erfassen einer ein zweites Sensorsignal 15 repräsentierenden, mit der Hydraulikanordnung 1 in Wirkverbindung stehenden Zustandsgröße durch die Steuereinrichtung 12, sowie
- • Bereitstellen einer Stellgröße 16 zur Erzeugung eines Ansteuersignals 17 zur Ansteuerung des Aktors 4, welche aus dem mehrdimensionalen Kennfeld 13 in Abhängigkeit des ersten Sensorsignals 14 und des zweiten Sensorsignals 15 ermittelt ist.
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Die Steuereinrichtung 12 zur Steuerung des elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs 2 für ein Kraftfahrzeug 3 besitzt einen Prozessor 21 und einen Speicher 22, der einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher 22 und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor 21, die Steuereinrichtung 12 zur Durchführung des oben skizzierten Verfahrens zu veranlassen.
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Das Ansteuersignal 17 kann beispielsweise zur Steuerung einer Hydraulikanordnung, wie sie in den 2-3 gezeigt ist, verwendet werden, was nachfolgend näher erläutert wird. Die in den 2-3 abgebildete Hydraulikanordnung 1 weist eine über den Aktor 4 drehbeweglich und/oder translatorisch gegenüber einer Anschlussleitung 5 in wenigstens eine erste und zweite Betriebsstellung versetzbare, als eine Hohlwelle ausgebildete Steuerleitung 6 auf. Die Steuerleitung 6 ist über wenigstens einen Hydraulikeingang 7 mit einem Hydraulikfluid 8 beaufschlagbar. Das Hydraulikfluid 8 kann über eine erste in der Mantelfläche 9 der Steuerleitung 6 ausgebildete Steueröffnung 10 mit einer an der Anschlussleitung 5 ausgebildeten ersten Anschlussöffnung 11 hydraulisch gekoppelt werden, so dass in einer ersten Betriebsstellung der Steuerleitung 6 ein Durchfluss von Hydraulikfluid 8 durch die Steueröffnung 10 und die Anschlussöffnung 11 ermöglicht und in einer zweiten Betriebsstellung der Steuerleitung 6 ein Durchfluss von Hydraulikfluid 8 durch die Steueröffnung 10 und die Anschlussöffnung 5 verhindert ist. Die Durchflussmenge an Hydraulikfluid 8 kann durch den Überdeckungsgrad der ersten Anschlussöffnung 11 mit der ersten Steueröffnung 10 stufenlos gesteuert werden.
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Die Steuerleitung 6 besitzt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 2-3 eine Mehrzahl von Steueröffnungen 10, die jeweils mit korrespondierenden Anschlussöffnungen 11 einer oder mehrerer Anschlussleitungen 5 koppelbar sind. Eine der Anschlussleitungen 5 ist mit einer ersten durch das Hydraulikfluid 8 zu kühlenden Kupplungsanordnung 18 koppelbar, eine weitere der Anschlussleitungen 5 ist mit einer durch das Hydraulikfluid 8 zu kühlenden Getriebeanordnung 19 koppelbar und eine dritte der Anschlussleitungen 5 ist mit einer durch das Hydraulikfluid 8 zu kühlenden elektrischen Maschine 20 koppelbar.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebeanordnung
- 2
- Achsantriebsstrang
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- Aktor
- 5
- Anschlussleitung
- 6
- Steuerleitung
- 7
- Hydraulikeingang
- 8
- Hydraulikfluid
- 9
- Mantelfläche
- 10
- Steueröffnung
- 11
- Anschlussöffnung
- 12
- Steuereinrichtung
- 13
- Kennfeld
- 14
- Sensorsignal
- 15
- Sensorsignal
- 16
- Stellgröße
- 17
- Ansteuersignals
- 18
- Kupplungsanordnung
- 19
- Getriebeanordnung
- 20
- Maschine
- 21
- Prozessor
- 22
- Speicher
