DE102021209488A1

DE102021209488A1 - Elektrofahrzeug mit mindestens einem Bremssystem und Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs

Info

Publication number: DE102021209488A1
Application number: DE102021209488.0A
Authority: DE
Inventors: Matthias Müller-Linkowitsch; Daniel Martin; Christian SIBLA; Wolfgang Barth
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-08-30
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2023-03-02
Also published as: CN117795222A; WO2023031194A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektrofahrzeug mit mindestens einem Bremssystem und einer Achse, wobei das mindestens eine Bremssystem an der Achse angeordnet ist und eine nasslaufende Betriebsbremse, eine Feststellbremse und einen Aktuator umfasst. Der Aktuator ist verstellbar und kann in einem Betriebsbremsbereich mit einer Betriebsbremse oder in einem Feststellbereich mit der Feststellbremse in Verbindung stehen, um jeweils eine Bremswirkung an der Achse zu erzeugen. Zwischen dem Betriebsbremsbereich und dem Feststellbereich befindet sich ein Neutralbereich, in dem der Aktuator weder mit der Betriebsbremse noch mit der Feststellbremse in Verbindung steht. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Elektrofahrzeugs, wobei in den verschiedenen Ausgestaltungen mehrere Bremssysteme in vorteilhafter Weise gemeinsam eingesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Elektrofahrzeug, das sowohl eine nasslaufende Betriebsbremse als auch eine Parkbremse aufweist.
Als Betriebsbremsen für Elektrofahrzeuge werden vor allem Trommelbremsen und Scheibenbremsen eingesetzt, die regelmäßig an jedem Antriebsrad des Fahrzeugs individuell angebracht werden. Beide Varianten nutzen Bremsklötze, welche bei Aktivierung auf eine Fläche gepresst werden, die fest mit einem der Antriebsräder verbunden ist und sich mit diesem zusammen bewegt. Durch Reibung wird ein Gegenmoment zu einer Bewegung des Antriebsrads erzeugt und auf diese Weise das Elektrofahrzeug abgebremst.
Eine Sonderform der Scheibenbremse stellt die Ölbadbremse, die auch als nasslaufende Betriebsbremse oder Nassbremse bezeichnet wird, dar, bei der eine oder mehrere Bremsscheiben in einem Ölbad rotieren. Die Bremsscheiben werden bei der Aktivierung der Bremse mittels Druckplatten an zwischen den Bremsscheiben befindliche Zwischenscheiben gepresst, so dass die Reibung zwischen den Bremsscheiben, Zwischenscheiben und Druckplatten ein Bremsmoment erzeugt. Die Druckplatten werden dabei in der geläufigsten Ausführung von außen durch einen Aktuator zueinander verdreht, wobei zwischen den Druckplatten in länglichen, flacher werdenden Vertiefungen Kugeln gelagert sind, welche die Druckplatten voneinander weg- oder aufeinander zubewegen können. Da die gesamte Fläche der Bremsscheiben zum Erzeugen des Bremsmoments beiträgt, nennt man diesen Bremsentyp Vollscheiben- oder auch Lamellenbremse. Der Vorteil dieser Bremsen ist die integrierte Kühlung und ihre Wartungsfreiheit, da durch die geschlossene Bauweise ein Verschmutzen verhindert sowie durch das Ölbad der Abrieb an den Bremsscheiben reduziert und ein Abtransport von Wärme ermöglicht wird.
Zusätzlich zu der Betriebsbremse weisen Elektrofahrzeuge eine Park- oder Feststellbremse auf, mit denen sich die Räder blockieren lassen. Diese wird über Seilzüge oder elektrisch aktiviert und arbeitet unabhängig von der Betriebsbremse.
Ein Bremssystem mit einer Lamellenbremse als Betriebsbremse und Parkbremse ist aus der DE 10 2006 012 065 A1 bekannt. Hier ist ein modular aufgebautes Bremsmodul für eine Antriebsachse offenbart, welches in einem Bremsgehäuse zwischen einer Achsbrücke und einem Achsmittelteil der Antriebsachse angeordnet ist. Die Lamellenbremse wird sowohl als Betriebsbremse als auch als Parkbremse hydraulisch, aber mit separaten Hydraulikkreisläufen betätigt. Zum Auslösen der Betriebsbremse wird ein Kolben direkt auf die Lamellenbremse gepresst, wobei das Lösen der Betriebsbremse zum Beispiel durch Federkraft erfolgt. Die Parkbremse ist als Negativbremse aufgebaut, sodass sie sich bei einer Reduktion des Drucks in ihrem respektiven Hydraulikkreislauf z.B. durch Federkraft in Richtung Kolben der Betriebsbremse bewegt, welche dann über die Kolben die Lamellenbremse feststellt.
Der Nachteil einer solchen Lösung ist, dass nasslaufende Lamellenbremsen einen Mikroschlupf aufweisen, so dass ein Abstellen des Fahrzeugs an einer Steigung über einen längeren Zeitraum nicht möglich ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Elektrofahrzeug mit einem Bremssystem mit einer nasslaufenden Bremse bereitzustellen, welches kompakt genug ist, so dass es individuell an jedem Antriebsrad bzw. an einer zugeordneten Antriebswelle angebracht werden kann und welches außerdem auch an Steigungen das Elektrofahrzeug sicher festsetzen kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Elektrofahrzeug mit mindestens einem Bremssystem gelöst, wobei das Elektrofahrzeug eine Achse aufweist, das mindestens eine Bremssystem an der Achse angeordnet ist und eine kraftschlüssige, nasslaufende Betriebsbremse, eine formschlüssige Feststellbremse und einen Aktuator umfasst. Der Aktuator ist zwischen einem Betriebsbremsbereich, innerhalb dem er mit der Betriebsbremse in Verbindung steht, einem Feststellbereich, in dem er mit der Feststellbremse in Verbindung steht, und einem zwischen dem Betriebsbremsbereich und dem Feststellbereich befindlichen Neutralbereich, in dem der Aktuator weder mit der Betriebsbremse noch mit der Feststellbremse in Verbindung steht, verstellbar.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das mindestens eine Bremssystem zwischen einem Differential und einer Übersetzungsstufe der Achse des Elektrofahrzeugs angeordnet. Dadurch kann es kompakt an jedem Antriebsrad einer angetriebenen Achse des Elektrofahrzeugs vorgesehen sein.
Im Neutralbereich, wenn weder die Betriebsbremse noch die Feststellbremse mit dem Aktuator in Verbindung stehen und die Achse somit frei rotieren kann, ist es von Vorteil, wenn das Elektrofahrzeug eine E-Maschine mit einem Sensor umfasst, die mit der Achse in Verbindung steht. Der Sensor macht ein unerwünschtes Anrollen des Elektrofahrzeugs detektierbar, so dass in Antwort auf das Anrollen durch die E-Maschine ein Gegendrehmoment erzeugbar ist, welches dem Anrollen entgegenwirkt.
Es ist ferner von Vorteil, wenn die Achse des Elektrofahrzeugs eine Vorderachse ist und das Elektrofahrzeug weiter eine Hinterachse aufweist, die jeweils genau ein Bremssystem umfassen, wobei die beiden Bremssysteme diagonal an dem Elektrofahrzeug angeordnet sind. Dieser Aufbau reduziert gegenüber anderen Ausführungen sowohl die Kosten als auch das Gewichts.
Alternativ ist es von Vorteil, wenn die Achse eine Vorderachse ist und das Elektrofahrzeug weiter eine Hinterachse aufweist, wobei die Vorderachse und die Hinterachse jeweils genau zwei Bremssysteme umfassen. Auf diese Weise kann das Elektrofahrzeug besonders sicher festgesetzt werden.
Es ist auch die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeuges bereitzustellen, mit dem an Steigungen das Elektrofahrzeug sicher festgesetzt wird.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs gelöst. In einem ersten Schritt erfolgt ein Zur-Verfügung-Stellen eines Elektrofahrzeugs mit einer Achse, der ein Bremssystem mit einer kraftschlüssigen, nasslaufenden Betriebsbremse und eine formschlüssige Feststellbremse zugeordnet ist, wobei ein Aktuator mit der Feststellbremse in Verbindung steht. In einem zweiten Schritt erfolgt ein Auflösen der Verbindung des Aktuators mit der Feststellbremse, indem der Aktuator von einem Feststellbereich in einen Neutralbereich bewegt wird, bei dem kein Bremsmoment auf die Achse wirkt. Bei einem Beschleunigen des Elektrofahrzeugs folgenden Anhalten des Elektrofahrzeugs wird der Aktuator von dem Neutralbereich in den Betriebsbremsbereich bewegt und tritt in Verbindung mit der Betriebsbremse, so dass die Betriebsbremse ein Bremsmoment an der Achse erzeugt. In einem letzten Schritt erfolgt ein Festsetzen des Elektrofahrzeugs, indem der Aktuator von dem Betriebsbremsbereich über den Neutralbereich hin zu dem Feststellbereich bewegt wird und mit der Feststellbremse in Verbindung tritt, so dass die Achse mittels der Feststellbremse festgesetzt wird.
Da im Neutralbereich die Achse frei beweglich ist, führt in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens zum Betreiben eines Elektrofahrzeuges eine weitere an der Achse befindliche, nasslaufende Betriebsbremse zusätzliche Verfahrensschritte aus. So erfolgt zuerst eine Mitwirkung beim Anhalten des Elektrofahrzeugs, indem die weitere Betriebsbremse beim Anhalten des Elektrofahrzeugs mit einem weiteren Aktuator in Verbindung steht, so dass eine Bremswirkung an der Achse durch die weitere Betriebsbremse erzeugt wird. Eine Aufrechterhaltung der Bremswirkung durch die weitere Betriebsbremse, während der Aktuator beim Festsetzen des Elektrofahrzeugs von dem Betriebsbremsbereich über den Neutralbereich hin zu dem Feststellbereich bewegt wird, erlaubt nun ein Sichern der Achse, während der Aktuator durch den Neutralbereich bewegt wird. Es erfolgt im Anschluss ein Auflösen der Verbindung des weiteren Aktuators mit der weiteren Betriebsbremse, indem der weitere Aktuator von einem weiteren Betriebsbremsbereich in einen weiteren Neutralbereich bewegt wird, nachdem der Aktuator mit der Feststellbremse in Verbindung getreten ist, so dass die Achse mittels der Feststellbremse festgesetzt ist. Auf diese Weise ist die Achse zu keinem Zeitpunkt ungebremst.
Wird der weitere Aktuator während der Freigabe der Achse von einem weiteren Betriebsbremsbereich hin zu einem weiteren Feststellbereich bewegt und tritt mit einer weiteren Feststellbremse in Verbindung, sodass die Achse mittels der weiteren Feststellbremse zusätzlich festgesetzt wird, erreicht man eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung, die ein besonders sicheres Festsetzen der Achse erlaubt.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird der weitere Aktuator vor dem Auflösen der Verbindung des Aktuators mit der Feststellbremse in den weiteren Betriebsbremsbereich bewegt und tritt in Verbindung mit der weiteren Betriebsbremse, so dass die weitere Betriebsbremse eine Bremswirkung an der Achse erzeugt. Das anschließende Bewegen des weiteren Aktuators in den weiteren Neutralbereich, nachdem der Aktuator beim Auflösen der Verbindung des Aktuators mit der Feststellbremse in den Neutralbereich bewegt wurde, erlaubt ein Lösen der Feststellbremse, ohne die Achse kurzzeitig in einen ungebremsten Zustand zu versetzen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung verhindert ein unerwünschtes Anrollen des Elektrofahrzeugs während des Auflösens der Verbindung des Aktuators mit der Feststellbremse detektiert wird. Dazu wird ein auf die Achse wirkendes Gegendrehmoment erzeugt, welches dem unerwünschten Anrollen entgegenwirkt. Das Gegendrehmoment kann beispielsweise über eine elektrische Antriebsmaschine aufgebracht werden.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn ein auf die Achse wirkendes Kompensationsmoment erzeugt wird, welches eine Auslegekraft kompensiert, die während des Auflösens der Verbindung des Aktuators mit der Feststellbremse auftritt.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Es zeigen:

1 das Schaltbild eines Antriebsstrangs eines erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs mit einem Bremssystem in einer ersten Ausführung,
2 das Schaltbild eines Antriebsstrangs eines erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs mit einem Bremssystem in einer zweiten Ausführung,
3 ein Diagramm der Wirkbereiche des Aktuators und
4 eine Prinzipskizze des Elektrofahrzeugs.

In der 1 ist ein Antriebsstrang 1 des erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs dargestellt, welches eine E-Maschine 2 umfasst, die ein Drehmoment erzeugt, welches über ein Differential 3 auf eine Achse, die hier eine Vorderachse_-15 ist, und anschließend über eine Übersetzungsstufe 4 auf die Antriebsräder 5 übertragen wird. Dazu umfasst die E-Maschine 2 einen oder mehrere Elektromotoren, die den alleinigen Antrieb darstellen oder aber als Teil eines Hybridantriebs arbeiten können. Ferner umfasst die E-Maschine 2 alle notwendige Elektronik zur Ansteuerung und zum Betrieb notwendige oder optionale Sensorik.
Auf jeder Seite des Differentials 3 befindet sich an der Vorderachse 15 jeweils ein Bremsaggregat mit einem Bremsgehäuse 6, in dem eine Bremse vorgesehen ist, welche das Elektrofahrzeug durch Erzeugen eines Bremsmoments verzögern kann. Bei dieser ersten Ausführung befindet sich in beiden Bremsgehäusen 6 jeweils ein vom Aufbau identisches Bremssystem. Dieses besteht aus einer Feststellbremse 9, einer Betriebsbremse 8 und einem elektromechanisch angesteuerten Aktuator 10, der zwischen der Feststellbremse 9 und der Betriebsbremse 8 beweglich angeordnet ist.
Die Betriebsbremse 8 ist als nasslaufende Bremse ausgebildet, sodass hier über einen Kraftschluss das Bremsmoment erzeugt werden kann. Sämtliche allgemein bekannten nasslaufenden Betriebsbremsen 8 können hier Anwendung finden, insofern sie von dem Aktuator 10, der an die jeweilige Ausführung fachmännisch angepasst ist, betätigt werden können.
Die Feststellbremse 9 arbeitet über einen Formschluss, sodass sie in der Lage ist, die Vorderachse 15 zu blockieren. Dem Stand der Technik sind auch hier verschiedenste Ausführungen zu entnehmen, so zum Beispiel Feststellbremsen 9, welche mittels Klauen, Kolben, Bajonett oder Kronenverzahnung einen Formschluss herstellen. Auch hier kann die Feststellbremse 9 über den Aktuator 10 ausgelöst werden, wobei die Feststellbremse 9 als separates Bauteil vorgesehen sein kann, oder aber der Aktuator 10 selbst als Teil der Feststellbremse 9 arbeitet, indem er einen Formschluss mit dem Bremsgehäuse 6 und der Vorderachse 15, einem fest mit der Vorderachse 15 verbundenen, nicht dargestellten Teil oder einer der Übersetzungsstufen 4 des Elektrofahrzeugs herstellt. Ebenso kann sich das Bremssystem an einer Hinterachse 16 befinden, was weiter unten näher erläutert werden wird.
Die 2 zeigt eine zweite Ausführung des Antriebsstranges, wobei hier die Bremsaggregate auf jeder Seite des Differentials 3 unterschiedlich gestaltet sind. Je nach Typ des Elektrofahrzeugs kann es hinreichend sein, lediglich auf einer Seite der Vorderachse 15 ein Bremsgehäuse 6 mit Bremssystem aus nasslaufender Betriebsbremse 8, Aktuator 10 und Feststellbremse 9 vorzusehen. An der dem Bremssystem gegenüberliegenden Seite der Vorderachse 15 befindet ein Bremsgehäuse 6, welches eine weitere Betriebsbremse 8 enthält, die mittels eines weiteren Aktuators 10 ausgelöst werden kann. Die zweite Ausführung unterscheidet sich von der ersten Ausführung also durch das Fehlen der weiteren Feststellbremse 9. Auch wenn sowohl eine erste als auch eine zweite Ausführung des Antriebsstrangs des Elektroautos gezeigt sind, also die Vorderachse 15 in beiden Fällen angetrieben ist, können das eine oder die beiden Bremssysteme auch an nicht angetriebenen Achsen angebracht sein. Ebenso kann sich das Bremssystem an einer Hinterachse 16 befinden, was weiter unten näher erläutert werden wird.
Die Funktionsweise des Aktuators 10 und dessen Zusammenwirken mit der Betriebsbremse 8 und der Feststellbremse 9 wird nun mit Bezug auf 3 erläutert. Diese zeigt ein Diagramm, welches das durch die Betriebsbremse 8 und die Feststellbremse 9 erzeugte Bremswirkung M über der Position s des Aktuators 10 darstellt.
Das Bremssystem weist einen Betriebsbremsbereich 13 auf, innerhalb dem der Aktuator 10 mit der Betriebsbremse 8 in Verbindung steht. In diesem Bereich bewirkt eine Änderung der Position s des Aktuators 10 eine Variation der Bremswirkung M, wobei diese bis hin zu einem Maximum zunimmt, umso weiter sich der Aktuator 10 in seiner Position s von einem angrenzenden Neutralbereich 12 entfernt. In dem Neutralbereich 12 steht der Aktuator 10 nicht mehr mit der Betriebsbremse 8 in Verbindung, sodass diese keinerlei Bremswirkung M erzeugt. Entfernt sich der Aktuator 10 in seiner Position s weiter von dem Betriebsbremsbereich 13, erreicht er einen Feststellbereich 11, in dem er mit der Feststellbremse 9 in Verbindung steht. Die Bremswirkung M beschreibt hier eine Stufe, da es durch den Formschluss zu einem Blockieren bzw. Festsetzen der Vorderachse 15 kommt, an der sich das Bremssystem befindet.
Die 4 zeigt eine Prinzipskizze des gesamten Elektrofahrzeugs, auf dessen Basis nun die Anordnung der Bremssysteme am Elektrofahrzeug erläutert werden soll. Das Elektrofahrzeug weist zwei Achsen auf, eine Vorderachse 15 und eine Hinterachse 16, welche jeweils zwei Antriebsräder 5 umfassen. Für jedes Antriebsrad 5 ist ein Bremsaggregat mit einer in einem Bremsgehäuse 6 befindliche Bremse vorhanden.
Dabei gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Bremsen an dem Elektrofahrzeug auszugestalten. So können die Vorderachse 15 und die Hinterachse 16 jeweils genau ein Bremssystem umfassen, wobei die beiden Bremssysteme diagonal an dem Elektrofahrzeug angeordnet sind. Ist also an der Vorderachse 15 rechts ein Bremssystem vorgesehen, befindet sich ein weiteres Bremssystem auf der linken Seite der Hinterachse 16, oder umgekehrt. Auf der dem Bremssystem und dem weiteren Bremssystem gegenüberliegenden Seite der jeweiligen Achse befindet sich in dem Bremsgehäuse 6 dann eine weitere Betriebsbremse 8. Je nach Ausgestaltung des Elektrofahrzeugs kann diese aber auch vollständig entfallen.
Es ist ferner möglich, dass eine der beiden Achsen oder sowohl die Vorderachse 15 als auch die Hinterachse 16 zwei Bremssysteme aufweisen.
Die E-Maschine 2 ist hier als Mittelmotor zwischen der Vorderachse 15 und der Hinterachse 16 angeordnet und treibt über das Differential 3 die Hinterachse 16 an. Erfindungsgemäß kann aber auch ein Vorderradantrieb, bei dem sich das Differential 3 an der Vorderachse 15 befindet, oder ein Allradantrieb vorgesehen sein, bei dem entweder beide Achsen jeweils ein Differential 3 aufweisen. Alternativ können die Antriebsräder 5 der Vorderachse 15 oder der Hinterachse 16 oder beider Achsen individuell angetrieben werden. Je nach Ausführung kann das Differential 3 gegebenenfalls entfallen und durch eine Achsbrücke ersetzt werden. Entsprechende Lösungen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Im Allgemeinen ist es für das erfindungsgemäße Bremssystem unerheblich, ob die Achse, an der es sich befindet, einen Antrieb aufweist oder passiv ist. Eine angetriebene Achse kann jedoch für bestimmte Ausführungen von Vorteil sein.
Eine Eigenschaft des erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs ist nämlich, dass das verbaute Bremssystem, wenn der Aktuator 10 sich im Neutralbereich 12 befindet, die Antriebsräder 5 bauartbedingt freigibt. Gerade beim Lösen der Feststellbremse 9 kann es so zu einem unerwünschten Anrollen des Elektrofahrzeugs kommen. Um dieses zu kompensieren ist vorteilhaft ein Sensor 14 vorhanden, der mit der E-Maschine 2 verbunden oder Teil dieser ist und der ein solch unerwünschtes Anrollen detektiert. Hier lässt sich der Elektroantrieb der E-Maschine 2 einsetzen, welcher in der Lage ist, ein genau definiertes Gegendrehmoment zu erzeugen, um eben diesem unerwünschten Anrollen entgegenzuwirken.
Ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs mit einem Bremssystem, welches aus Sicht der Wirkung an der Vorderachse 15, aber ebenso gut auch an der Hinterachse 16 ausgebildet sein kann, und unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben wird, besteht aus den folgenden Schritten:

Um mit dem Elektrofahrzeug anfahren zu können, wird zunächst, während sich der Aktuator 10 noch im Feststellbereich 11 befindet, die Verbindung des Aktuators 10 mit der Feststellbremse 9 aufgelöst, indem der Aktuator 10 von dem Feststellbereich 11 in den Neutralbereich 12 bewegt wird, sodass die Achse freigegeben wird und kein Bremsmoment mehr auf diese wirkt. Nun kann das Elektrofahrzeug beschleunigt werden, indem es an einer Steigung anrollt oder die E-Maschine 2 ein Drehmoment an der Achse oder, insofern die Achse nicht angetrieben ist, an einer anderen der Achsen des Elektrofahrzeugs erzeugt.

Wird anschließend gebremst, zum Beispiel beim Anhalten des Elektrofahrzeugs, wird der Aktuator 10 von dem Neutralbereich 12 in den Betriebsbremsbereich 13 bewegt, so dass er in Verbindung mit der Betriebsbremse 8 tritt und die Betriebsbremse 8 ein Bremsmoment an der Achse erzeugt. Soll das Elektrofahrzeug nach dem Gebrauch abgestellt werden, wird das nun stehende Elektrofahrzeug festgesetzt, indem der Aktuator 10 von dem Betriebsbremsbereich 13 über den Neutralbereich 12 hin zu dem Feststellbereich 11 bewegt wird, so dass der Aktuator 10 mit der Feststellbremse 9 in Verbindung tritt und die Achse mittels Formschluss der Feststellbremse 9 festgesetzt wird.
Beim Durchschreiten des Neutralbereichs 12 durch den Aktuator 10 ist die Achse kurzzeitig ungebremst, sodass es zu einem unerwünschten Anrollen des Elektrofahrzeugs kommen kann. Dies kann in vorteilhafter Weise mittels einer weiteren Betriebsbremse 8 unterbunden werden, welche beim Anhalten des Elektrofahrzeugs mitwirkt, indem die weitere Betriebsbremse 8 beim Anhalten des Elektrofahrzeugs mit einem weiteren Aktuator 10 in Verbindung steht, so dass eine Bremswirkung M an der Achse durch die weitere Betriebsbremse 8 erzeugt wird. Die Bremswirkung M wird aufrechterhalten, während der Aktuator 10 beim Festsetzen des Elektrofahrzeugs von dem Betriebsbremsbereich 13 über den Neutralbereich 12 hin zu dem Feststellbereich 11 bewegt wird, und die Achse erst freigegeben, nachdem der Aktuator 10 mit der Feststellbremse 9 in Verbindung getreten ist, so dass die Achse mittels der Feststellbremse 9 festgesetzt ist. Das Freigeben der Achse erfolgt dabei durch ein Auflösen der Verbindung des weiteren Aktuators 10 mit der weiteren Betriebsbremse 8, indem der weitere Aktuator 10 von einem weiteren Betriebsbremsbereich 13 in einen weiteren Neutralbereich 12 bewegt wird.
Die weitere Betriebsbremse 8 kann auch als Teil eines weiteren Bremssystems ausgebildet sein, sodass sie durch einen weiteren Aktuator 10 ausgelöst wird, der sich in einem weiteren Betriebsbremsbereich 13 befindet und nach dem Freigeben der Achse eine weitere Feststellbremse 9 auslöst, indem er zu einem weiteren Feststellbereich 11 bewegt wird und mit der weiteren Feststellbremse 9 in Verbindung tritt. Dies erfolgt, nachdem die Achse mittels der Feststellbremse 9 bereits festgesetzt ist und dient der zusätzlichen Sicherung der Achse. Die Aktuatoren 10 beider Bremssysteme werden also nicht gleichzeitig bewegt, sondern nacheinander in ihren jeweiligen Feststellbereich 11, so dass das Elektrofahrzeug zu keinem Zeitpunkt ungebremst ist.
Genau das gleiche Verfahren kann invers eingesetzt werden, um das Elektrofahrzeug nach dem vollständigen Festsetzen durch beide Bremssysteme wieder freizugeben, ohne die Achse selbst kurzzeitig freigeben zu müssen. Vor dem Auflösen der Verbindung des Aktuators 10 mit der Feststellbremse 9 wird dann der weitere Aktuator 10 in den weiteren Betriebsbremsbereich 13 bewegt und tritt in Verbindung mit der weiteren Betriebsbremse 8, so dass die Betriebsbremse 8 eine Bremswirkung M an der Achse erzeugt und diese sichert. Im Anschluss wird die Verbindung des Aktuators 10 mit der Feststellbremse 9 gelöst und der Aktuator 10 wird vom Feststellbereich 11 in den Neutralbereich 12 bewegt. Ist dies abgeschlossen, wird die Verbindung des weiteren Aktuator 10 mit der weiteren Betriebsbremse 8 gelöst, indem er von dem weiteren Betriebsbremsbereich 13 in den weiteren Neutralbereich 12 bewegt wird, so dass die Achse freigegeben wird und ein Beschleunigen des Elektrofahrzeugs ermöglicht. Somit ist das Elektrofahrzeug auch hier zu keinem Zeitpunkt ungebremst und ein unerwünschtes Anrollen wird verhindert.
Sollte es trotz dieses Vorgehens zu einem unerwünschten Anrollen des Elektrofahrzeugs kommen, zum Beispiel, weil keine weitere Betriebsbremse 8 vorgesehen oder diese defekt ist, kann die E-Maschine 2 eingreifen. Dies kann durch den oben beschriebenen Sensor 14 bewerkstelligt werden, der während des Auflösens der Verbindung des Aktuators 10 mit der Feststellbremse 9 ein solches unerwünschtes Anrollen detektiert. Dies kann optisch, mechanisch oder über Motorströme bewerkstelligt werden. Um das unerwünschte Anrollen zu unterbinden, erzeugt die E-Maschine 2 ein auf die Achse wirkendes Gegendrehmoment, welches dem unerwünschten Anrollen entgegenwirkt. Auch können Auslegekräfte, die während des Auflösens der Verbindung des Aktuators 10 mit der Feststellbremse 9 auftreten, durch ein entsprechendes, von der E-Maschine 2 erzeugtes Kompensationsmoment kompensiert werden.
Bei den voranstehend erläuterten Ausführungsbeispielen sind die jeweiligen Bremssysteme jeweils in einem separaten Bremsgehäuse 6 angeordnet. Alternativ können die Betriebsbremse 8 und die Feststellbremse 9 auch zusammen mit der E-Maschine 2 gemeinsam in einem Gehäuse verbaut sein und eine gemeinsame Ölversorgung bzw. einen gemeinsamen Ölhaushalt umfassen.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsstrang
2: E-Maschine
3: Differential
4: Übersetzungsstufe
5: Antriebsrad
6: Bremsgehäuse
8: Betriebsbremse
9: Feststellbremse
10: Aktuator
11: Feststellbereich
12: Neutralbereich
13: Betriebsbremsbereich
14: Sensor
15: Vorderachse
16: Hinterachse
s: Position
M: Bremsmoment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006012065 A1 [0005]

Claims

Elektrofahrzeug mit mindestens einem Bremssystem und einer Achse, wobei das mindestens eine Bremssystem an der Achse angeordnet ist und eine kraftschlüssige, nasslaufende Betriebsbremse (8), eine formschlüssige Feststellbremse (9) und einen Aktuator (10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (10) zwischen einem Betriebsbremsbereich (13), innerhalb dem er mit der Betriebsbremse (8) in Verbindung steht, einem Feststellbereich (11), in dem er mit der Feststellbremse (9) in Verbindung steht, und einem Neutralbereich (12), zwischen dem Betriebsbremsbereich (13) und dem Feststellbereich (11), in dem der Aktuator (10) weder mit der Betriebsbremse (8) noch mit der Feststellbremse (9) in Verbindung steht, verstellbar ist.
Elektrofahrzeug mit mindestens einem Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Bremssystem zwischen einem Differential (3) und einer Übersetzungsstufe (4) der Achse des Elektrofahrzeugs angeordnet ist.
Elektrofahrzeug mit mindestens einem Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrofahrzeug eine E-Maschine (2) mit einem Sensor (14) umfasst, die mit der Achse in Verbindung steht, wobei durch den Sensor (14) ein unerwünschtes Anrollen des Elektrofahrzeugs detektierbar ist, wenn sich der Aktuator (10) in dem Neutralbereich (12) befindet und in Antwort auf das Anrollen durch die E-Maschine (2) ein Gegendrehmoment erzeugbar ist, welches dem Anrollen entgegenwirkt.
Elektrofahrzeug mit mindestens einem Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse eine Vorderachse (15) ist und das Elektrofahrzeug weiter eine Hinterachse (16) aufweist, die jeweils genau ein Bremssystem umfassen und die beiden Bremssysteme diagonal an dem Elektrofahrzeug angeordnet sind.
Elektrofahrzeug mit mindestens einem Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse eine Vorderachse (15) ist und das Elektrofahrzeug weiter eine Hinterachse (16) aufweist, wobei die Vorderachse (15) und die Hinterachse (16) jeweils genau zwei Bremssysteme umfassen.
Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs, bestehend aus den folgenden Schritten: Zur-Verfügung-Stellen eines Elektrofahrzeugs mit einer Achse, der ein Bremssystem mit einer kraftschlüssigen, nasslaufenden Betriebsbremse (8) und eine formschlüssige Feststellbremse (9) zugeordnet ist, wobei ein Aktuator (10) mit der Feststellbremse (9) in Verbindung steht, Auflösen der Verbindung des Aktuators (10) mit der Feststellbremse (9), indem der Aktuator (10) von einem Feststellbereich (11) in einen Neutralbereich (12) bewegt wird, bei dem kein Bremsmoment auf die Achse wirkt, Beschleunigen des Elektrofahrzeugs, Anhalten des Elektrofahrzeugs, indem der Aktuator (10) von dem Neutralbereich (12) in den Betriebsbremsbereich (13) bewegt wird und in Verbindung mit der Betriebsbremse (8) tritt, so dass die Betriebsbremse (8) ein Bremsmoment an der Achse erzeugt und Festsetzen des Elektrofahrzeugs, indem der Aktuator (10) von dem Betriebsbremsbereich (13) über den Neutralbereich (12) hin zu dem Feststellbereich (11) bewegt wird und mit der Feststellbremse (9) in Verbindung tritt, so dass die Achse mittels der Feststellbremse (9) festgesetzt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeuges nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere an der Achse befindliche nasslaufende Betriebsbremse (8) zusätzlich folgendes ausführt: Mitwirkung beim Anhalten des Elektrofahrzeugs, indem die weitere Betriebsbremse (8) beim Anhalten des Elektrofahrzeugs mit einem weiteren Aktuator (10) in Verbindung steht, so dass eine Bremswirkung an der Achse durch die weitere Betriebsbremse (8) erzeugt wird, Aufrechterhaltung der Bremswirkung durch die weitere Betriebsbremse (8), während der Aktuator (10) beim Festsetzen des Elektrofahrzeugs von dem Betriebsbremsbereich (13) über den Neutralbereich hin (12) zu dem Feststellbereich (11) bewegt wird, Auflösen der Verbindung des weiteren Aktuators (10) mit der weiteren Betriebsbremse (8), indem der weitere Aktuator (10) von einem weiteren Betriebsbremsbereich (13) in einen weiteren Neutralbereich (12) bewegt wird, nachdem der Aktuator (10) mit der Feststellbremse (9) in Verbindung getreten ist, so dass die Achse mittels der Feststellbremse (9) festgesetzt ist.
Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Aktuator (10) während der Freigabe der Achse von einem weiteren Betriebsbremsbereich (13) hin zu einem weiteren Feststellbereich (11) bewegt wird und mit einer weiteren Feststellbremse (9) in Verbindung tritt, sodass die Achse mittels der weiteren Feststellbremse (9) zusätzlich festgesetzt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Auflösen der Verbindung des Aktuators (10) mit der Feststellbremse (9) der weitere Aktuator (10) in den weiteren Betriebsbremsbereich (13) bewegt wird und in Verbindung mit der weiteren Betriebsbremse (8) tritt, so dass die weitere Betriebsbremse (8) eine Bremswirkung an der Achse erzeugt und Bewegen des weiteren Aktuators (10) in den weiteren Neutralbereich (12), nachdem der Aktuator (10) beim Auflösen der Verbindung des Aktuators (10) mit der Feststellbremse (9) in den Neutralbereich (12) bewegt wurde.
Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein unerwünschtes Anrollen des Elektrofahrzeugs während des Auflösens der Verbindung des Aktuators (10) mit der Feststellbremse (9) detektiert wird und, ein auf die Achse wirkendes Gegendrehmoment, welches dem Anrollen entgegenwirkt, erzeugt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf die Achse wirkendes Kompensationsmoment erzeugt wird, welches eine Auslegekraft kompensiert, die während des Auflösens der Verbindung des Aktuators (10) mit der Feststellbremse (9) auftritt.