DE102022000543A1

DE102022000543A1 - Method for switching an electric drive system of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102022000543A1
Application number: DE102022000543.3A
Authority: DE
Inventors: Peter Appeltauer
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2022-02-14
Filing date: 2022-02-14
Publication date: 2023-08-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umschaltung eines elektrischen Antriebssystems (10) von einem Drehmomentenverteilungsmodus in einen Unterstützungsmodus, bei welchem das Antriebssystem (10) bei einem Beenden einer Kurvenfahrt von dem Drehmomentenverteilungsmodus in den Unterstützungsmodus umgeschaltet wird. Das Antriebssystem (10) umfasst ein vierwelliges Planetendifferential (16) mit einer ersten Welle (S), einer zweiten Welle (D), einer dritten Welle (Ab1) und einer vierten Welle (Ab2). Das Antriebssystem (10) umfasst eine erste elektrische Maschine (M1), deren erster Rotor (40) antriebsmäßig mit der ersten Welle (S) verbunden ist. Das Antriebssystem (10) umfasst eine zweite elektrische Maschine (M2) mit einem zweiten Rotor (42). Das Antriebssystem (10) umfasst ein formschlüssiges Schaltelement (FSE), welches zwischen einer ersten Schaltstellung, in welcher der zweite Rotor (42) mittels des Schaltelements (FSE) mit der ersten Welle (S) verbunden ist, und eine zweite Schaltstellung umschaltbar ist, in welcher der zweite Rotor (42) mittels des Schaltelements (FSE) mit der zweiten Welle (D) verbunden ist.

The invention relates to a method for switching an electric drive system (10) from a torque distribution mode to a support mode, in which the drive system (10) is switched from the torque distribution mode to the support mode when cornering is ended. The drive system (10) includes a four-shaft planetary differential (16) with a first shaft (S), a second shaft (D), a third shaft (Ab1) and a fourth shaft (Ab2). The drive system (10) comprises a first electrical machine (M1) whose first rotor (40) is drivingly connected to the first shaft (S). The drive system (10) includes a second electric machine (M2) with a second rotor (42). The drive system (10) comprises a positive-locking switching element (FSE), which can be switched between a first switching position, in which the second rotor (42) is connected to the first shaft (S) by means of the switching element (FSE), and a second switching position, in which the second rotor (42) is connected to the second shaft (D) by means of the switching element (FSE).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umschaltung eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a method for switching over an electric drive system of a motor vehicle.

Der EP 3 209 904 B1 ist eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug als bekannt zu entnehmen, mit einem Differential zur Verteilung eines über eine Antriebswelle zuführbaren Antriebsmoments auf zwei Abtriebswellen und einem mit dem Differential, einer der Abtriebswellen und einem Zusatzmotor gekoppelten Überlagerungsgetriebe zur Überlagerung von von der Abtriebswelle, dem Differential und dem Zusatzmotor zugeführten Drehmomenten.The EP 3 209 904 B1 a drive device for a motor vehicle can be seen as known, with a differential for distributing a drive torque that can be supplied via a drive shaft to two output shafts and a superposition gearing coupled to the differential, one of the output shafts and an auxiliary motor for superimposing from the output shaft, the differential and the Additional motor supplied torques.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mittels welchem ein elektrisches Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs besonders vorteilhaft von einem Drehmomentenverteilungsmodus in einen Unterstützungsmodus umgeschaltet werden kann.The object of the present invention is to provide a method by means of which an electric drive system of a motor vehicle can be switched over from a torque distribution mode to a support mode in a particularly advantageous manner.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1. Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umschaltung eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs von einem Drehmomentenverteilungsmodus in einen Unterstützungsmodus. Das elektrische Antriebssystem ist dabei einer einfach auch als Achse bezeichneten Fahrzeugachse des Kraftfahrzeugs zugeordnet. Die Fahrzeugachse weist wenigstens oder genau zwei Fahrzeugräder auf, welche beispielsweise auf in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Dabei sind die Fahrzeugräder mittels des elektrischen Antriebssystems, insbesondere rein, elektrisch antreibbar, wodurch das Kraftfahrzeug insgesamt, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, wird der Drehmomentenverteilungsmodus auch als Torque-Vectoring-Modus bezeichnet, und der Unterstützungsmodus wird auch als Boost-Modus bezeichnet. Der Drehmomentenverteilungsmodus und der Unterstützungsmodus sind Betriebsmodi des elektrischen Antriebssystems. Bei dem Verfahren wird das elektrische Antriebssystem zunächst in dem Drehmomentenverteilungsmodus betrieben, insbesondere während einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs. Unter der Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs ist zu verstehen, dass das Kraftfahrzeug durch eine Kurve hindurch fährt, das heißt, entlang der Kurve fährt und somit eine Kurvenfahrt ausübt. Bei der Kurvenfahrt kann es sich um eine Linkskurve oder aber um eine Rechtskurve handeln. Bei dem Verfahren wird das elektrische Antriebssystem bei einem Beenden der Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs von dem Drehmomentenverteilungsmodus in den Unterstützungsmodus umgeschaltet. Dabei weist das elektrische Antriebssystem ein vierwelliges Planetendifferential mit einer ersten Welle, einer zweiten Welle, einer dritten Welle und einer vierten Welle auf. Das Planetendifferential ist ein einfach auch als Differential bezeichnetes Differentialgetriebe, über welches die Fahrzeugräder antreibbar sind, insbesondere derart, dass wenigstens ein in das Differential einleitbares oder eingeleitetes Drehmoment, insbesondere Gesamtdrehmoment, mittels des Differentialgetriebes auf die Fahrzeugräder, insbesondere auf Abtriebswellen, von welchen die Fahrzeugräder antreibbar sind, aufgeteilt oder verteilt wird. Wie aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt ist, ist das Differential dazu ausgebildet, insbesondere bei der zuvor genannten Kurvenfahrt unterschiedliche Drehzahlen der Fahrzeugräder zuzulassen, so dass sich beispielsweise das kurvenäußere Rad mit einer höheren Drehzahl als das kurveninnere Fahrzeugrad drehen kann, insbesondere während die Fahrzeugräder angetrieben werden. Dabei weist beispielsweise das Differentialgetriebe eine Grundaufteilung oder Grundverteilung auf, gemäß welcher das in das Differential eingeleitete Drehmoment auf die Fahrzeugräder aufgeteilt beziehungsweise verteilt wird. Insbesondere ist die Grundverteilung durch eine mechanische Konstruktion des Differentialgetriebes definiert beziehungsweise festgelegt, wobei die Grundaufteilung beispielsweise 50:50 beträgt, so dass das in das Differential eingeleitete Drehmoment beispielsweise gemäß der Grundverteilung und somit mittels des Differentials, insbesondere falls keine Eingriffe erfolgen, jeweils hälftig auf das jeweilige Fahrzeugrad aufgeteilt beziehungsweise verteilt wird. Insbesondere in dem Drehmomentenverteilungsmodus kann jedoch zusätzlich zu oder abweichend von der Grundverteilung eine von der Grundverteilung unterschiedliche Verteilung oder Aufteilung des in das Differential eingeleiteten Drehmoments auf die Fahrzeugräder erfolgen oder bewirkt werden.The invention relates to a method for switching an electric drive system of a motor vehicle from a torque distribution mode to a support mode. The electric drive system is assigned to a vehicle axle of the motor vehicle, also referred to simply as an axle. The vehicle axle has at least or exactly two vehicle wheels, which are arranged, for example, on opposite sides of the motor vehicle in the vehicle transverse direction. The vehicle wheels can be driven electrically, in particular purely, by means of the electric drive system, as a result of which the motor vehicle as a whole can be driven, in particular purely, electrically. As will be explained in more detail below, the torque distribution mode is also referred to as torque vectoring mode, and the support mode is also referred to as boost mode. The torque distribution mode and the support mode are operating modes of the electric drive system. In the method, the electric drive system is first operated in the torque distribution mode, in particular while the motor vehicle is cornering. Cornering of the motor vehicle is to be understood as meaning that the motor vehicle is driving through a curve, that is to say it is driving along the curve and is therefore cornering. When cornering, it can be a left turn or a right turn. In the method, the electric drive system is switched over from the torque distribution mode to the support mode when the motor vehicle stops cornering. The electric drive system has a four-shaft planetary differential with a first shaft, a second shaft, a third shaft and a fourth shaft. The planetary differential is a differential gear, also referred to simply as a differential, via which the vehicle wheels can be driven, in particular in such a way that at least one torque that can be introduced or introduced into the differential, in particular total torque, is transmitted by means of the differential gear to the vehicle wheels, in particular to output shafts, from which the vehicle wheels are drivable, divided or distributed. As is already well known from the general state of the art, the differential is designed to allow different speeds of the vehicle wheels, in particular when cornering as mentioned above, so that, for example, the wheel on the outside of the curve can rotate at a higher speed than the wheel on the inside of the curve, in particular during the vehicle wheels are driven. In this case, for example, the differential gear has a basic division or basic distribution, according to which the torque introduced into the differential is divided or distributed to the vehicle wheels. In particular, the basic distribution is defined or specified by a mechanical design of the differential gear, with the basic distribution being 50:50, for example, so that the torque introduced into the differential is divided equally, for example according to the basic distribution and thus by means of the differential, especially if no interventions are made the respective vehicle wheel is divided or distributed. In particular in the torque distribution mode, however, in addition to or in deviation from the basic distribution, a distribution or division of the torque introduced into the differential onto the vehicle wheels that differs from the basic distribution can take place or be effected.

Das Antriebssystem weist des Weiteren eine erste elektrische Maschine mit einem ersten Rotor auf. Des Weiteren umfasst das elektrische Antriebssystem eine zweite elektrische Maschine mit einem zweiten Rotor. Der erste Rotor ist, insbesondere permanent, antriebsmäßig beziehungsweise drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit der ersten Welle verbunden. Insbesondere ist beispielsweise die erste Welle eine Summenwelle des Planetendifferentials, welches insbesondere ein Planetengetriebe ist. Das elektrische Antriebssystem umfasst außerdem ein formschlüssiges Schaltelement, welches zumindest zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung umschaltbar, insbesondere bewegbar, ist. Die jeweilige elektrische Maschine kann über ihren jeweiligen Rotor Antriebsdrehmomente bereitstellen, die in das Differential eingeleitet werden können, so dass beispielsweise das zuvor genannte Gesamtdrehmoment aus dem jeweiligen, von der jeweiligen elektrischen Maschine bereitgestellten und in das Differential eingeleiteten Antriebsdrehmoment resultiert.The drive system also has a first electrical machine with a first rotor. Furthermore, the electric drive system includes a second electric machine with a second rotor. The first rotor is, in particular permanently, connected to the first shaft in a driving or torque-transmitting manner, in particular in a rotationally fixed manner. In particular, for example, the first shaft is a sum shaft of the planetary differential, which is in particular a planetary gear. The electric drive system also includes a positive-locking switching element which can be switched over, in particular can be moved, at least between a first position and a second position. The respective electrical machine can provide drive torques via their respective rotor, which can be introduced into the differential, so that, for example, the aforementioned total torque results from the respective drive torque provided by the respective electric machine and introduced into the differential.

In der ersten Schaltstellung des Schaltelements ist der zweite Rotor mittels des Schaltelements antriebsmäßig, das heißt, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit der ersten Welle verbunden. In der zweiten Schaltstellung ist der zweite Rotor mittels des Schaltelements antriebsmäßig, das heißt, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit der zweiten Welle verbunden, welche beispielsweise eine Differenzwelle des Planetendifferentials ist.In the first switching position of the switching element, the second rotor is drivingly connected to the first shaft by means of the switching element, that is to say in a torque-transmitting manner, in particular non-rotatably. In the second switching position, the second rotor is drivingly connected by means of the switching element, ie torque-transmitting, in particular non-rotatably, to the second shaft, which is, for example, a differential shaft of the planetary differential.

Die dritte Welle ist eine erste Abtriebswelle, von welcher ein erstes der Fahrzeugräder der Fahrzeugachse des Kraftfahrzeugs antreibbar ist. Die vierte Welle ist eine zweite Abtriebswelle, von welcher das zweite Fahrzeugrad der Fahrzeugachse des Kraftfahrzeugs antreibbar ist. Die Antriebswellen sind insbesondere über die erste Welle und die zweite Welle von den Rotoren und somit von der elektrischen Maschine antreibbar, so dass die Fahrzeugräder über das Planetendifferential von den Rotoren und somit von den elektrischen Maschinen antreibbar sind.The third shaft is a first output shaft, by which a first of the vehicle wheels of the vehicle axle of the motor vehicle can be driven. The fourth shaft is a second output shaft, by which the second vehicle wheel of the vehicle axle of the motor vehicle can be driven. The drive shafts can be driven by the rotors and thus by the electric machine, in particular via the first shaft and the second shaft, so that the vehicle wheels can be driven by the rotors and thus by the electric machines via the planetary differential.

In dem Drehmomentenverteilungsmodus befindet sich das formschlüssige Schaltelement in der zweiten Schaltstellung, so dass beispielsweise in dem Drehmomentenverteilungsmodus mittels der zweiten elektrischen Maschine über die zweite Welle und somit über die Differenzwelle eine von der Grundverteilung unterschiedliche Verteilung des jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoments bewirkt werden kann, welches von der ersten elektrischen Maschine über den ersten Rotor bereitgestellt und auf die erste Welle, insbesondere auf die Summenwelle, übertragen und über die erste Welle, insbesondere die Summenwelle, in das Differentialgetriebe eingeleitet wird.In the torque distribution mode, the positive-locking shifting element is in the second shift position, so that, for example, in the torque distribution mode, the second electric machine can be used to distribute the respective first drive torque via the second shaft and thus via the differential shaft, which is different from the basic distribution provided to the first electrical machine via the first rotor and transmitted to the first shaft, in particular to the sum shaft, and introduced into the differential gear via the first shaft, in particular the sum shaft.

Zur Umschaltung des elektrischen Antriebssystems von dem Drehmomentenverteilungsmodus in den Unterstützungsmodus wird das sich zunächst in der zweiten Schaltstellung befindende, formschlüssige Schaltelement aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung umgeschaltet, so dass sich das Schaltelement in dem Unterstützungsmodus (Boost-Modus) in der ersten Schaltstellung befindet. Vor der Umschaltung des Schaltelements aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung wird ein zunächst im Drehmomentenverteilungsmodus von der zweiten elektrischen Maschine über den zweiten Rotor bereitgestelltes und somit auf die zweite Welle, insbesondere auf die zweite Differenzwelle, übertragenes und insbesondere über die zweite Welle in das Planetendifferential eingeleitetes erstes Drehmoment auf zumindest in etwa Null reduziert.To switch the electric drive system from the torque distribution mode to the support mode, the positive-locking switching element, which is initially in the second switching position, is switched from the second switching position to the first switching position, so that the switching element is in the support mode (boost mode) in the first switching position located. Before the switching element is switched over from the second switching position to the first switching position, a torque that is initially provided in the torque distribution mode by the second electrical machine via the second rotor and is thus transmitted to the second shaft, in particular to the second differential shaft, and in particular via the second shaft to the Reduced planetary differential introduced first torque to at least approximately zero.

Das Antriebssystem umfasst außerdem eine beispielsweise als Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs ausgebildete Bremseinrichtung zum, insbesondere reibschlüssigen, Abbremsen der Fahrzeugräder. Dabei wird beispielsweise bei der Umschaltung des Schaltelements und/oder bei dem Reduzieren des ersten Drehmoments mittels der Bremseinrichtung wenigstens oder genau eines der Fahrzeugräder, insbesondere das kurveninnere Fahrzeugrad, gezielt abgebremst.The drive system also includes a braking device designed, for example, as a service brake of the motor vehicle, for braking the vehicle wheels, in particular by friction. For example, when the shifting element is switched and/or when the first torque is reduced, at least one of the vehicle wheels, in particular the vehicle wheel on the inside of the curve, is braked in a targeted manner by means of the braking device.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei dem Reduzieren des ersten Drehmoments ein zunächst in dem Drehmomentenverteilungsmodus von der ersten elektrischen Maschine über den ersten Rotor bereitgestelltes, zweites Drehmoment, mithin das jeweilige, erste Antriebsdrehmoment, erhöht wird.In a further embodiment of the invention, it is provided that when the first torque is reduced, a second torque initially provided in the torque distribution mode by the first electrical machine via the first rotor, and therefore the respective first drive torque, is increased.

Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das zweite Drehmoment auf den doppelten Wert des höheren der beiden Drehmomente der elektrischen Maschinen erhöht wird.It has also been shown to be particularly advantageous if the second torque is increased to twice the value of the higher of the two torques of the electric machines.

Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Es wurde gefunden, dass es bei einem Umschalten des Antriebssystems von dem Torque-Vectoring-Modus in den Boost-Modus speziell am Kurvenausgang zu Fahrsituationen kommen kann, in denen sich diese Umschaltung des Antriebssystems schwierig gestalten kann, insbesondere dahingehend, dass kein kontinuierliches, dynamisches Fahrverhalten des auch als einfach als Fahrzeug bezeichneten Kraftfahrzeugs gewährleistet werden kann, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind. Um dies zu vermeiden, erfolgt nun mittels der Bremseinrichtung, durch welche beispielsweise ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) realisierbar oder realisiert ist, wenigstens ein Bremseingriff, in dessen Rahmen das wenigstens oder genau eine Fahrzeugrad, insbesondere das kurveninnere Fahrzeugrad, gezielt abgebremst wird. Hierdurch kann die Umschaltung des Antriebssystems von dem Torque-Vectoring-Modus in den Boost-Modus zumindest in diesem kontinuierlich gestaltet werden. Die Erfindung ermöglicht es somit, dass insbesondere bei einer Kurvenausfahrt selbst bei Verwendung des formschlüssigen Schaltelements zumindest nahezu kontinuierlich und somit zumindest nahezu ohne Veränderung des Fahrzustands zwischen den Betriebsmodi umgeschaltet und dabei insbesondere von dem Torque-Vectoring-Modus in den Unterstützungsmodus umgeschaltet werden kann.The invention is based in particular on the following findings and considerations: It was found that when switching the drive system from the torque vectoring mode to the boost mode, driving situations can arise, especially at the exit of a bend, in which this switching of the drive system is difficult can be designed, in particular to the effect that no continuous, dynamic driving behavior of the motor vehicle, also referred to simply as a vehicle, can be guaranteed if no appropriate countermeasures have been taken. In order to avoid this, at least one braking intervention takes place by means of the braking device, by means of which, for example, an electronic stability program (ESP) can be implemented or implemented, during which at least one vehicle wheel, or exactly one vehicle wheel, in particular the vehicle wheel on the inside of the curve, is braked in a targeted manner. As a result, the drive system can be switched continuously from the torque vectoring mode to the boost mode, at least in this mode. The invention thus makes it possible, in particular when exiting a curve, to switch between the operating modes at least almost continuously and thus at least almost without changing the driving state, even when using the form-fit shifting element, and in doing so in particular from the torque vectoring mode can be switched to support mode.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine 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.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs;
2 eine weitere schematische Darstellung des Antriebssystems; und
3 ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zur Umschaltung des elektrischen Antriebssystems von einem Drehmomentenverteilungsmodus in einen Unterstützungsmodus.

The drawing shows in:

1 a schematic representation of an electric drive system of a motor vehicle;
2 another schematic representation of the drive system; and
3 a diagram to illustrate a method for switching the electric drive system from a torque distribution mode to a support mode.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.Elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in the figures.

Anhand von 1 bis 3 wird im Folgenden ein Verfahren zur Umschaltung eines in den 1 und 2 besonders schematisch dargestellten, elektrischen Antriebssystems 10 eines Kraftfahrzeugs von einem Drehmomentenverteilungsmodus, welcher auch als Torque-Vectoring-Modus oder erster Betriebsmodus bezeichnet wird, in einen Unterstützungsmodus beschrieben, welcher auch als Boost-Modus, Unterstützungsmodus oder zweiter Betriebsmodus bezeichnet wird. Das Antriebssystem 10 ist einem einfach auch als Achse bezeichneten Fahrzeugachse des einfach auch als Fahrzeug bezeichneten und vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildeten Kraftfahrzeugs zugeordnet, wobei die Fahrzeugachse wenigstens oder genau zwei Fahrzeugräder 12 und 14 aufweist. Die Fahrzeugräder 12 und 14 sind auf in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet und mittels des Antriebssystems 10 antreibbar, wobei die Fahrzeugräder 12 und 14 Bestandteile des Antriebssystems 10 sein können. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, wird das elektrische Antriebssystem 10 bei einem Beenden einer Kurvenfahrt und somit beispielsweise bei einer Kurvenausfahrt des Kraftfahrzeugs von dem Drehmomentenverteilungsmodus in den Unterstützungsmodus umgeschaltet. Dabei weist das elektrische Antriebssystem 10 ein Planetengetriebe auf, welches als vierwelliges Planetendifferential 16 ausgebildet ist und auch als Differential oder Differentialgetriebe bezeichnet wird. Das Planetendifferential 16 weist einen ersten Planetenradsatz 18 auf, dessen Standübersetzung mit i1 bezeichnet ist und vorliegend -2 beträgt. Des Weiteren weist das Planetendifferential 16 einen zweiten Planetenradsatz 20 auf, dessen Standübersetzung mit i2 bezeichnet ist und vorliegend +2 beträgt. Der Planetenradsatz 18 weist ein erstes Sonnenrad 22, einen ersten Planetenträger 24 und ein erstes Hohlrad 26 sowie erste Planetenräder 28 auf, welche drehbar an den Planetenträger 24 gelagert sind und gleichzeitig mit dem Sonnenrad 22 und mit dem Hohlrad 26 kämmen. Der zweite Planetenradsatz 20 weist ein zweites Sonnenrad 30, einen als Doppelplanetenträger ausgebildeten, zweien Planetenträger 32 und ein zweites Hohlrad 34 auf. Die Sonnenräder 22 und 30 sind, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden. Außerdem sind die Planetenträger 24 und 32, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden. Der als Doppelplanetenradsatz ausgebildete Planetenradsatz 20 weist außerdem zweite Planetenräder 36 und dritte Planetenräder 38 auf. Die Planetenräder 36 kämmen mit dem Sonnenrad 30 und vorzugsweise mit den Planetenrädern 38, nicht jedoch mit dem Hohlrad 34. Die Planetenräder 38 kämmen mit dem Hohlrad 34 und vorzugsweise mit den Planetenrädern 36, nicht jedoch mit dem Sonnenrad 30.Based on 1 until 3 the following is a method for switching a in the 1 and 2 particularly schematically illustrated electric drive system 10 of a motor vehicle from a torque distribution mode, which is also referred to as torque vectoring mode or first operating mode, into a support mode, which is also referred to as boost mode, support mode or second operating mode. The drive system 10 is assigned to a vehicle axle, also referred to simply as an axle, of the motor vehicle, also referred to simply as a vehicle and preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, with the vehicle axle having at least or exactly two vehicle wheels 12 and 14 . Vehicle wheels 12 and 14 are arranged on opposite sides of the motor vehicle in the vehicle transverse direction and can be driven by drive system 10 , vehicle wheels 12 and 14 being able to be components of drive system 10 . As will be explained in more detail below, the electric drive system 10 is switched over from the torque distribution mode to the support mode when cornering is completed and thus, for example, when the motor vehicle exits a corner. The electric drive system 10 has a planetary gear, which is designed as a four-shaft planetary differential 16 and is also referred to as a differential or differential gear. The planetary differential 16 has a first planetary gear set 18, the stationary gear ratio is denoted by i1 and is -2 in the present case. Furthermore, the planetary differential 16 has a second planetary gear set 20, the stationary gear ratio of which is denoted by i2 and is +2 in the present case. The planetary gear set 18 has a first sun gear 22, a first planetary carrier 24 and a first ring gear 26 as well as first planetary gears 28, which are rotatably mounted on the planetary carrier 24 and simultaneously mesh with the sun gear 22 and with the ring gear 26. The second planetary gear set 20 has a second sun gear 30 , a two planetary carrier 32 embodied as a double planetary carrier, and a second ring gear 34 . The sun gears 22 and 30 are, in particular permanently, non-rotatably connected to one another. In addition, the planetary carriers 24 and 32 are connected to one another in a torque-proof manner, in particular permanently. The planetary gearset 20 designed as a double planetary gearset also has second planetary gears 36 and third planetary gears 38 . The planet gears 36 mesh with the sun gear 30 and preferably with the planet gears 38, but not with the ring gear 34. The planet gears 38 mesh with the ring gear 34 and preferably with the planet gears 36, but not with the sun gear 30.

Das vierwellige Planetendifferential 16 weist vier Wellen auf, nämlich eine erste Welle S, ein zweite Welle D, eine dritte Welle Ab1 und eine vierte Welle Ab2. Aus 1 ist erkennbar, dass die erste Welle S das Hohlrad 34 oder eine, insbesondere permanent, drehfest mit dem Hohlrad 34 verbundene Welle ist. Die zweite Welle D ist das Hohlrad 26 oder eine, insbesondere permanent, drehfest mit dem Hohlrad 26 verbundene Welle. Die dritte Welle Ab1 ist eine erste Abtriebswelle und die vierte Welle Ab2 ist eine zweite Abtriebswelle, wobei die Abtriebswellen auch als Ausgangswellen bezeichnet werden, und wobei über die Abtriebswellen jeweilige Drehmomente aus dem Planetendifferential 16 ausleitbar sind. Die Wellen S und D sind Eingangswellen, über welche jeweilige Drehmomente in das Planetendifferential 16 eingeleitet werden können.The four-shaft planetary differential 16 has four shafts, namely a first shaft S, a second shaft D, a third shaft Ab1 and a fourth shaft Ab2. Out of 1 it can be seen that the first shaft S is the ring gear 34 or a shaft which is connected, in particular permanently, in a rotationally fixed manner to the ring gear 34 . The second shaft D is the ring gear 26 or a shaft that is in particular permanently non-rotatably connected to the ring gear 26 . The third shaft Ab1 is a first output shaft and the fourth shaft Ab2 is a second output shaft, the output shafts also being referred to as output shafts, and torques from the planetary differential 16 can be derived via the output shafts. The shafts S and D are input shafts via which respective torques can be introduced into the planetary differential 16 .

Das Antriebssystem 10 umfasst außerdem eine erste elektrische Maschine M1 und ein zweite elektrische Maschine M2. Die elektrische Maschine M1 weist einen ersten Rotor 40 auf, welcher antriebsmäßig und dabei drehmomentübertragend, insbesondere drehfest und ganz insbesondere permanent drehfest, mit der Welle S und somit mit dem Hohlrad 34 verbunden ist. Die elektrische Maschine M weist einen zweiten Rotor 42 auf. Das Antriebssystem 10 umfasst außerdem ein formschlüssiges Schaltelement FSE, welches zwischen wenigstens zwei Schaltstellungen, nämlich einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung umschaltbar ist. In der ersten Schaltstellung ist der Rotor 42 mittels des Schaltelements FSE antriebsmäßig und dabei drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit der zweiten Welle D verbunden. In der zweiten Schaltstellung ist der zweite Rotor 42 mittels des Schaltelements FSE antriebsmäßig und somit drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit der zweiten Welle S verbunden.The drive system 10 also includes a first electric machine M1 and a second electric machine M2. The electrical machine M1 has a first rotor 40 which is connected to the shaft S and thus to the ring gear 34 in terms of driving and thereby torque-transmitting, in particular in a rotationally fixed manner and very particularly permanently in a rotationally fixed manner. The electrical machine M has a second rotor 42 . The drive system 10 also includes a positive shift element ment FSE, which can be switched between at least two switching positions, namely a first switching position and a second switching position. In the first switching position, the rotor 42 is drivingly connected to the second shaft D by means of the switching element FSE and thereby transmits torque, in particular in a rotationally fixed manner. In the second switching position, the second rotor 42 is drivingly connected to the second shaft S by means of the switching element FSE and is therefore torque-transmitting, in particular non-rotatably connected.

Von der dritten Welle Ab1 und somit über die dritte Welle Ab1 ist das erste Fahrzeugrad 12 antreibbar, und von der vierten Welle Ab2 und somit über die vierte Welle Ab2 ist das zweite Fahrzeugrad 14 antreibbar.The first vehicle wheel 12 can be driven by the third shaft Ab1 and thus via the third shaft Ab1, and the second vehicle wheel 14 can be driven by the fourth shaft Ab2 and thus via the fourth shaft Ab2.

in Zusammenschau mit 2 ist erkennbar, dass das elektrische Antriebssystem 10 auch eine insbesondere als Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs ausgebildete Bremseinrichtung 44 aufweist. Die Bremseinrichtung 44 weist je Fahrzeugrad 12, 14 ein jeweiliges, beispielsweise als Reibbremse ausgebildete Bremselement ESP auf, mittels welchem das jeweilige Fahrzeugrad 12, 14 insbesondere durch Reibung abgebremst werden kann. Insbesondere kann mittels der Bremseinrichtung 44 ein elektronisches Stabilitätsprogramm realisiert sein oder werden.in synopsis with 2 it can be seen that the electric drive system 10 also has a braking device 44 embodied in particular as a service brake of the motor vehicle. For each vehicle wheel 12, 14, the braking device 44 has a respective braking element ESP, designed for example as a friction brake, by means of which the respective vehicle wheel 12, 14 can be braked, in particular by friction. In particular, an electronic stability program can be implemented by means of braking device 44 .

In dem Drehmomentenverteilungsmodus befindet sich das formschlüssige Schaltelement FSE in der zweiten Schaltstellung, in welcher der Rotor 42 mittels des Schaltelements FSE mit der Welle D und somit mit dem Hohlrad 26 drehfest verbunden ist. In dem Unterstützungsmodus befindet sich das Schaltelement FSE in der ersten Schaltstellung, wodurch der Rotor 42 mit der Welle S und somit mit dem Hohlrad 34 drehfest verbunden ist. Die Welle S ist eine Summenwelle des Planetendifferentials 16, und die Welle D ist eine Differenzwelle des Planetendifferentials 16.In the torque distribution mode, the positive-locking shifting element FSE is in the second shifting position, in which the rotor 42 is non-rotatably connected to the shaft D and thus to the ring gear 26 by means of the shifting element FSE. In the support mode, the switching element FSE is in the first switching position, as a result of which the rotor 42 is connected to the shaft S and thus to the ring gear 34 in a rotationally fixed manner. Shaft S is a sum shaft of the planetary differential 16, and shaft D is a difference shaft of the planetary differential 16.

Zur Umschaltung von dem Drehmomentenverteilungsmodus in den Unterstützungsmodus wird das sich zunächst in der zweiten Schaltstellung befindende, formschlüssige Schaltelement FSE aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung umgeschaltet, so dass sich das Schaltelement FSE in dem Unterstützungsmodus in der ersten Schaltstellung befindet. Vor der Umschaltung des Schaltelements FSE aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung wird ein zunächst in dem Drehmomentenverteilungsmodus von der zweiten elektrischen Maschine M2 über den zweiten Rotor 42 bereitgestelltes, erstes Drehmoment auf Null reduziert.To switch from the torque distribution mode to the support mode, the positive-locking switching element FSE, which is initially in the second switching position, is switched from the second switching position to the first switching position, so that the switching element FSE is in the first switching position in the support mode. Before the switching element FSE switches from the second switching position to the first switching position, a first torque initially provided in the torque distribution mode by the second electrical machine M2 via the second rotor 42 is reduced to zero.

Die jeweilige, elektrische Maschine M1, M2 wird auch als Elektromaschine, Elektromotor oder E-Motor bezeichnet. Es ist erkennbar, dass das Antriebssystem 10 ein Achsantrieb ist. Dabei ist beispielsweise die elektrische Maschine M1 eine permanente Fahrmaschine, und die Elektromaschine M2 ist beispielsweise umschaltbar zwischen den genannten zwei Betriebsmodi, insbesondere zwischen drei unterschiedlichen Modi. Ein erster der Modi ist eine so genannte Eco-Fahrt, in welcher die Fahrzeugräder 12 und 14 und somit das Kraftfahrzeug bezogen auf die elektrischen Maschinen M1 und M2 nur mittels der elektrischen Maschine M1 angetrieben werden. Dabei ist die elektrische Maschine M2 beziehungsweise ihr Rotor 42 von dem Planetendifferential 16 abgekoppelt, insbesondere dadurch, dass sich das Schaltelement FSE in einer dritten Schaltstellung befindet, die in 1 gezeigt ist. In der dritten Schaltstellung ist der Rotor 42 sowohl von der Welle S als auch von der Welle D entkoppelt, das heißt abgekoppelt. Dabei ist nur eine bezogen auf die Bildebene von 1 rechte Seite des als Koppel-Planetengetriebe ausgebildeten Planetendifferentials 16 unter Last und fungiert aufgrund der Standübersetzung i2 als ein symmetrisches Differential zwischen den Abtriebswellen. Es ist erkennbar, dass die Welle Ab1 der Planetenträger 24, 32 ist beziehungsweise eine, insbesondere permanent, drehfest mit den Planetenträgern 24 und 32 verbundene Welle ist. Die Welle Ab2 ist beispielsweise das jeweilige Sonnenrad 22, 30 oder eine, insbesondere permanent, drehfest mit den Sonnenrädern 22 und 30 verbundene Welle.The respective electric machine M1, M2 is also referred to as an electric machine, electric motor or electric motor. It can be seen that the drive system 10 is an axle drive. In this case, for example, the electric machine M1 is a permanent driving machine, and the electric machine M2 can be switched, for example, between the two operating modes mentioned, in particular between three different modes. A first of the modes is a so-called eco-driving, in which the vehicle wheels 12 and 14 and thus the motor vehicle in relation to the electrical machines M1 and M2 are driven only by means of the electrical machine M1. In this case, the electric machine M2 or its rotor 42 is decoupled from the planetary differential 16, in particular because the switching element FSE is in a third switching position, which is in 1 is shown. In the third switching position, the rotor 42 is decoupled from both the shaft S and the shaft D, that is to say uncoupled. Only one is related to the image plane of 1 right side of the planetary differential 16 designed as a coupling planetary gear under load and acts as a symmetrical differential between the output shafts due to the stationary transmission i2. It can be seen that the shaft Ab1 is the planetary carrier 24, 32 or a shaft which is connected to the planetary carriers 24 and 32 in a torque-proof manner, in particular permanently. The shaft Ab2 is, for example, the respective sun wheel 22, 30 or a shaft which is connected to the sun wheels 22 and 30 in a torque-proof manner, in particular permanently.

Ein zweiter der Modi ist der Drehmomentenverteilungsmodus. Dabei kann bei gegensinniger Modulation eines jeweiligen, von der jeweiligen elektrischen Maschine M1, M2 über ihren jeweiligen Rotor 40, 42 bereitgestellten Drehmoments eine aktive Drehmomentverteilung an den Abtriebswellen erreicht werden, insbesondere wie es in 3 gezeigt ist. Ein dritter der Modi ist der Unterstützungsmodus (Boost-Modus). In dem Unterstützungsmodus werden die Fahrzeugräder 12 und 14 insbesondere gleichzeitig mittels beider elektrischer Maschinen M1 und M2 angetrieben. Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens kann das Schaltelement FSE zwischen unterschiedlichen Modi, das heißt, zwischen seinen unterschiedlichen, drei Schaltstellungen eine insbesondere zweiseitig aktuierbare, formschlüssige Klauenschaltung oder Klauenkupplung sein.A second of the modes is the torque split mode. In this case, with opposite modulation of a respective torque provided by the respective electric machine M1, M2 via its respective rotor 40, 42, an active torque distribution can be achieved on the output shafts, in particular as is shown in 3 is shown. A third of the modes is the assist (boost) mode. In the support mode, the vehicle wheels 12 and 14 are driven in particular simultaneously by means of both electric machines M1 and M2. With the aid of the method described, the shifting element FSE can be a form-fit dog shift or dog clutch that can be actuated in particular from two sides between different modes, that is to say between its different three shift positions.

Grundsätzlich sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche elektrische Achsantriebe bekannt, die mit zwei, gegebenenfalls unterschiedlich leistungsstarken Elektromotoren, die beispielsweise die elektrischen Maschinen M1, M2 einen Achsantrieb mit mindestens zwei Funktionsmodi wie beispielsweise dem Drehmomentenverteilungsmodus und dem Unterstützungsmodus gewährleisten. Der Torque-Vectoring-Modus zeichnet sich dadurch aus, dass die eine, gegebenenfalls leistungsstärkere elektrische Maschine wie beispielsweise die elektrische Maschine M1 über das beispielsweise grundsätzlich als symmetrisches Achsdifferential ausgebildete Planetendifferential 16 die auch als Antriebsräder bezeichneten Fahrzeugräder 12 und 14 antreibt, während die zweite, gegebenenfalls leistungsschwächere, elektrische Maschine M2 eine gegenüber einer von dem symmetrischen Achsdifferential zumindest nahezu annähernd gegebenen, gleichen und konstanten Drehmomentverteilung von 50: 50 an die beiden Antriebsräder andere, davon abweichende Verteilungsverhältnisse darstellen oder einstellen kann, und zwar insbesondere unabhängig von gegebenenfalls unterschiedlichen Drehzahlen der beiden Antriebsräder der Fahrzeugachse. Vorteile einer solchen Vorgangsweise bestehen darin, dass bei einer Kurvenfahrt durch die Anhebung des dem kurvenäußeren Fahrzeugrads zugewiesenen Drehmoments ein als günstig zu beurteilendes, in die Kurve zusätzlich zu den gelenkten Vorderrädern (gegebenenfalls auch Hinterrädern) einlenkendes Giermoment um die Hochachse des Fahrzeugs erreicht werden kann. Hinzu kommt noch, dass eine bessere Ausnutzung der Haftungsverhältnisse der Reifen auf der Fahrbahn erreicht werden kann, weil dem durch die dynamische Radlastverteilung während der Kurvenfahrt höher vertikal belasteten, kurvenäußeren Fahrzeugrad, welches dadurch bei gegebenem Haftbeiwert ein höheres Antriebsmoment absetzen kann, auch ein Mehr an Antriebsmoment zugewiesen werden kann und dem entlasteten, kurveninneren Fahrzeugrad entsprechend weniger, wodurch gegenüber anderen Ausgestaltungen des Achsantriebs ein in der Summe der beiden, einfach auch als Räder bezeichneten Fahrzeugräder insgesamt höheres Achsantriebsmoment abgesetzt werden kann, wodurch ein Fahrdynamikvorteil erreicht werden kann. Sofern bei Geradeausfahrt die zweite, gegebenenfalls leistungsschwächere, elektrische Maschine M2 neben deren Fähigkeit, ein Torque-Vectoring, mithin den Drehmomentenverteilungsmodus zu ermöglichen, auch dazu genutzt werden soll, die verfügbare Gesamtleistung des einfach auch als Fahrzeug bezeichneten Kraftfahrzeugs anzuheben, indem sie als zusätzlicher Antrieb zur (gegebenenfalls leistungsstärkeren), ersten, elektrischen Maschine M1 hinzugeschaltet werden soll, wodurch der Boost-Modus realisiert werden kann, gestaltet sich dieses Hinzuschalten der zweiten elektrischen Maschine M2 zur ersten elektrischen Maschine M1 insbesondere dann als herausfordernd, wenn bei Kurvenausfahrt möglichst direkt, ohne Verzögerung und ohne merkliche Auswirkungen auf das dynamische Gesamtverhalten des Fahrzeugs aus dem Torque-Vectoring-Modus in den Boost-Modus umgeschaltet werden soll. Insbesondere dann, wenn aus Effizienzgründen des Antriebs auf Reibkupplungen als dieses Umschalten ermöglichende Schaltelement mit deren unvermeidlich anfallenden Reibverlusten verzichtet werden soll und stattdessen formschlüssige Schaltelemente wie beispielsweise das Schaltelement FSE zum Einsatz kommen sollen.Basically, different electric axle drives are known from the prior art, with two, possibly different powerful electric motors, for example, the electrical machines M1, M2 an axle drive with at least two functional modes such as torque distribution mode and the support mode. The torque vectoring mode is characterized in that one electric machine, which may be more powerful, such as electric machine M1, drives vehicle wheels 12 and 14, also referred to as drive wheels, via planetary differential 16, which is basically designed as a symmetrical axle differential, for example, while the second, Possibly less powerful electric machine M2 can represent or set other, deviating distribution ratios compared to an equal and constant torque distribution of 50:50 to the two drive wheels, which is at least approximately given by the symmetrical axle differential, and in particular independently of possibly different speeds of the two Driving wheels of the vehicle axle. The advantages of such a procedure are that when cornering, by increasing the torque assigned to the vehicle wheel on the outside of the curve, a yawing moment around the vertical axis of the vehicle can be achieved, which can be assessed as favorable and turns into the curve in addition to the steered front wheels (possibly also rear wheels). In addition, better utilization of the grip conditions of the tires on the road can be achieved because the vehicle wheel on the outside of the curve, which is subjected to higher vertical loads due to the dynamic wheel load distribution during cornering and can therefore deliver a higher drive torque with a given coefficient of adhesion, also has more Drive torque can be assigned and the relieved vehicle wheel on the inside of the curve correspondingly less, which means that, compared to other configurations of the final drive, a total of the two vehicle wheels, also simply referred to as wheels, can have a higher final drive torque, which means that a driving dynamics advantage can be achieved. If, when driving straight ahead, the second, possibly less powerful, electric machine M2, in addition to its ability to enable torque vectoring, and thus the torque distribution mode, is also to be used to increase the available total power of the motor vehicle, also simply referred to as a vehicle, by acting as an additional drive to be connected to the (possibly more powerful) first electric machine M1, whereby the boost mode can be implemented, this connection of the second electric machine M2 to the first electric machine M1 is particularly challenging when exiting a curve as directly as possible, without Deceleration and without noticeable effects on the overall dynamic behavior of the vehicle should be switched from torque vectoring mode to boost mode. In particular when, for reasons of efficiency of the drive, friction clutches are to be dispensed with as the shifting element enabling this switching with their inevitable friction losses and positive-locking shifting elements such as the shifting element FSE are to be used instead.

Ein vorzugsweise symmetrisches Torque-Vectoring zwischen den Antriebsrädern der einfach auch als Achse bezeichneten Fahrzeugachse erfolgt prinzipiell nach einem in 3 gezeigten Schema. Symmetrisch wird ein Torque-Vectoring, das heißt, eine Drehmomentenverteilung genannt, wenn die Steigungen der beiden, in 3 dargestellten Geraden 46 und 48 der Veränderung der zu den Antriebsrädern der Achse geleiteten Drehmomente gegensinnig, aber mit der gleichen Steigungsrate verlaufen.A preferably symmetrical torque vectoring between the drive wheels of the vehicle axle, also simply referred to as the axle, takes place in principle according to an in 3 shown scheme. A torque vectoring, that is, a torque distribution, is called symmetrical if the gradients of the two, in 3 The straight lines 46 and 48 shown for the change in the torques transmitted to the drive wheels of the axle run in opposite directions, but at the same rate of increase.

In 3 sind die Geraden 46 und 48 in ein Diagramm eingetragen, auf dessen senkrechter Achse, mithin Ordinate 50 das den beiden Antriebswellen zugewiesene Antriebsmoment skaliert ist. Entlang der waagrechten Achse des Diagramms, mithin entlang der Abszisse 52, bilden sich unterschiedliche, mögliche Fahrzustände aus. Die Geraden 46 und 48 veranschaulichen die jeweils den beiden Antriebsrädern zugewiesenen Drehmomente. Eine Gerade 54 veranschaulicht das in diesem Fall (bei so genanntem symmetrischem Torque-Vectoring) über alle möglichen Verteilungen konstante, über die Achse insgesamt abgesetzte Summenantriebsmoment. Ein Teil der möglichen Anordnungen, die eine elektrisch angetriebene Achse mit den beschriebenen Fähigkeiten ermöglichen, arbeiten nach dem Prinzip, dass die (gegebenenfalls leistungsschwächere) zweite elektrische Maschine M2 jeweils gegensinnig bestromt wird, um die Verlagerung des größeren Momentenanteils nach links oder rechts zu gewährleisten, mithin zum linken Fahrzeugrad oder dem rechten Fahrzeugrad. Beim Kreuzungspunkt der beiden Geraden 46 und 48 in 3, die das Antriebsmoment der beiden Räder darstellen, dem so genannten Differentialpunkt, an dem die zu den beiden Rädern geleiteten Momente jeweils gleich sind und der Hälfte des über die Achse abgesetzten Summenmomentes entsprechen, ist die zweite elektrische Maschine M2 daher stromlos, das gesamte Antriebsmoment wird allein von der ersten elektrischen Maschine M1 geliefert. Dies ist auch der Zustand, in dem das Fahrzeug während der Geradeausfahrt betrieben wird und auch Anlass zur Motivation, die zweite elektrische Maschine M2 nicht allein zum Torque-Vectoring, sondern auch zur Erhöhung der maximal abrufbaren Leistung während der geradlinigen Beschleunigung nutzen zu können. Denn erst nach der Zuschaltung der elektrischen Maschine M2 zur ersten elektrischen Maschine M1 kann mit der gesamten installierten elektrischen Leistung beschleunigt werden. Das Verfahren beschreibt einen Weg, um die Umschaltung zwischen dem Drehmomentenverteilungsmodus und dem Unterstützungsmodus einer nach dem beschriebenen Prinzip arbeitenden Antriebsachse mit elektrischem Dual-Antrieb kontinuierlich und für den Fahrer nicht wahrnehmbar zu gestalten.In 3 the straight lines 46 and 48 are entered in a diagram on whose vertical axis, hence ordinate 50, the drive torque assigned to the two drive shafts is scaled. Different, possible driving conditions develop along the horizontal axis of the diagram, and therefore along the abscissa 52 . The straight lines 46 and 48 illustrate the torques respectively assigned to the two drive wheels. A straight line 54 illustrates the total drive torque, which is constant in this case (with so-called symmetrical torque vectoring) over all possible distributions and is distributed over the axle as a whole. Some of the possible arrangements that enable an electrically driven axle with the capabilities described work on the principle that the (possibly less powerful) second electrical machine M2 is energized in opposite directions in order to ensure that the larger torque component is shifted to the left or right, consequently to the left vehicle wheel or the right vehicle wheel. At the intersection of the two straights 46 and 48 in 3 , which represent the drive torque of the two wheels, the so-called differential point, at which the torques transmitted to the two wheels are equal and correspond to half of the total torque transmitted via the axle, the second electric machine M2 is therefore de-energized, the entire drive torque is supplied solely by the first electrical machine M1. This is also the state in which the vehicle is operated while driving straight ahead and is also a reason for being able to use the second electric machine M2 not only for torque vectoring, but also to increase the maximum power that can be called up during straight-line acceleration. This is because only after the electrical machine M2 has been connected to the first electrical machine M1 can it be accelerated with the entire installed electrical power. The Method describes a way to make the switching between the torque distribution mode and the support mode of a drive axle with electric dual drive working according to the described principle continuous and imperceptible to the driver.

Wie auch immer nun ein hier nicht näher in Einzelheiten beschriebenes, planetares Verteilergetriebe wie beispielsweise das Planetendifferential 16 eines solchen Achsantriebs ausgestaltet ist, bedeutet das, dass die zweite elektrische Maschine M2 von einem so genannten Differenzelement wie der Differenzwelle (Welle D) des Verteilergetriebes, mit welchem die Torque-Vectoring-Funktion ermöglicht wird, mit Hilfe eines vorzugsweise formschlüssigen Schaltelements wie beispielsweise dem Schaltelement FSE abgekoppelt wird und auf ein Summenelement insbesondere in Form der Welle S des Verteilergetriebes angeschlossen wird, um den Unterstützungsmodus als zusätzliche Unterstützung für die als Hauptfahrmaschine ausgebildete, erste elektrische Maschine M1 mit einer Funktionsweise als symmetrisches Differential des Verteilergetriebes (Planetendifferential 16) an die Abtriebswellen zu den Antriebsrädern der Achse zu ermöglichen. Gegebenenfalls kann noch eine zusätzliche Endübersetzung i (2) zu den Antriebsrädern der Achse erfolgen. Da beim Herausbeschleunigen aus einer Kurve die Phasen eines allmählich abklingenden Torque-Vectorings und des möglichst leistungsstarken Herausbeschleunigens überlappend sein können, gestaltet sich die Umschaltung der zweiten elektrischen Maschine M2 zwischen den genannten Elementen S und D des Verteilergetriebes als herausfordernd. Insbesondere dann, wenn der Fokus auf möglichst hohe Fahrleistung gelegt wird und nach Kurvenausfahrt mit voller installierter Leistung, mithin der Summenleistung der elektrischen Maschinen M1 und M2 beschleunigt werden können soll. Denn das Überlappen dieser beiden Zustände stellt eine mit formschlüssigen Schaltelementen scheinbar nicht erreichbaren Fahrzustand eines nach dem beschriebenen Prinzip aufgebauten Antriebsstrangs dar.Regardless of how a planetary transfer case that is not described in detail here, such as the planetary differential 16 of such an axle drive, is configured, this means that the second electric machine M2 is driven by a so-called differential element, such as the differential shaft (shaft D) of the transfer case which the torque vectoring function is made possible, is decoupled with the aid of a preferably positive-locking shifting element such as the shifting element FSE and is connected to a summation element, in particular in the form of the shaft S of the transfer case, in order to use the support mode as additional support for the main driving machine, to allow first electric machine M1 with a function as a symmetrical differential of the transfer case (planetary differential 16) to the output shafts to the drive wheels of the axle. If necessary, an additional final translation i ( 2 ) to the drive wheels of the axle. Since the phases of a gradually decaying torque vectoring and the most powerful possible acceleration out can overlap when accelerating out of a curve, switching the second electrical machine M2 between the named elements S and D of the transfer case is challenging. In particular, when the focus is on the highest possible driving performance and after exiting a curve, it should be possible to accelerate with the full installed power, i.e. the total power of the electrical machines M1 and M2. Because the overlapping of these two states represents a driving state of a drive train constructed according to the principle described that is apparently unattainable with form-fit shifting elements.

Das Verfahren ist nun eine Strategie, die unter Einbeziehung der beispielsweise als ESP-Systeme ausgebildeten oder ein ESP-System realisierenden Bremseinrichtung 44, das einen gezielten Bremseingriff auf einzelne Bremsen beziehungsweise an einzelnen Rädern der Achse gewährleisten kann, den genannten Fahrzustand unter minimalen Einbußen dennoch ermöglicht. Im Folgenden wird das vorgeschlagene Verfahren zunächst anhand einer beispielhaft herangezogenen Kurvenausfahrt aus einer Kurve, die mit Torque-Vectoring (das heißt mit dem Drehmomentenverteilungsmodus) gefahren wurde, nach welcher mit möglichst hoher Leistung in der nachfolgenden Geraden wieder beschleunigt werden soll. Damit wird angenommen, dass gegen Ende der Kurvenfahrt das in 3 dargestellte Torque-Vectoring stattfindet. Dabei wird dem kurvenäußeren Fahrzeugrad ein Betrag Md2, mithin ein erstes Drehmoment, welches den Betrag Md2 aufweist, zugeleitet, wobei dem kurveninneren Fahrzeugrad der Betrag Md1, das heißt, ein zweites Drehmoment mit dem Betrag Md1 zugeleitet wird, wobei der Betrag Md1 kleiner als der Betrag Md2 ist. Das dabei über die Achse abgesetzte Summenmoment, welches durch die Gerade 54 veranschaulicht ist, beträgt Md1 + Md2. Um das Umschalten der elektrischen Maschine M2 von dem Differenzelement (Welle D) des Verteilergetriebes zu dessen Summenelement (Welle S) vorzubereiten, werden folgende, insbesondere simultane Aktionen oder Schritte graduell aufeinander abgestimmt ausgeführt:

- Das von der als Hauptfahrmaschine ausgebildeten ersten elektrischen Maschine M1 abgegebene Drehmoment wird vom aktuell abgegebenen Betrag, welcher der Momentenverteilung Md1 + Md2 entspricht, auf den doppelten Wert des höheren der beiden Momente hochgefahren, das heißt, vorliegend auf 2 x Md2.
- Das von der als Zusatzmaschine ausgebildeten, zweiten elektrischen Maschine M2 abgegebene Drehmoment, welches das Torque-Vectoring bewirkt, so lange es an das Differenzelement D des Verteilergetriebes angeschlossen ist, wird synchron dazu auf Null heruntergefahren, wodurch das Verteilergetriebe (Planetendifferential 16) in den Zustand ohne jegliches Torque-Vectoring in den so genannten Differentialpunkt versetzt wird, und das formschlüssige Schaltelement FSE, immer noch in der zweiten Schaltstellung dadurch lastfrei wird. Das ESP-System des Kraftfahrzeugs, mithin die Bremseinrichtung 44 wird dazu benutzt, am kurveninneren Fahrzeugrad den Betrag (Md2 - Md1 x i), also den ursprünglichen Differenzbetrag durch das Torque-Vectoring multipliziert mit der auch als Endübersetzung bezeichneten Übersetzung i durch einen gezielten Bremseneingriff graduell und synchron zur Veränderung der Bestromung der beiden elektrischen Maschinen M1 und M2 durch Bremswirkung an das Chassis des Kraftfahrzeugs abzuleiten.

The method is now a strategy that, with the inclusion of braking device 44, which is embodied, for example, as an ESP system or implements an ESP system, and which can ensure targeted braking intervention on individual brakes or on individual wheels of the axle, still enables the stated driving state with minimal losses . In the following, the proposed method is first described using an example of a curve exit from a curve that was driven with torque vectoring (i.e. with the torque distribution mode), after which the next straight should be accelerated again with the highest possible power. It is thus assumed that towards the end of cornering the in 3 shown torque vectoring takes place. In this case, the vehicle wheel on the outside of the curve is supplied with an amount Md2, i.e. a first torque of the amount Md2, with the vehicle wheel on the inside of the curve being supplied with the amount Md1, i.e. a second torque with the amount Md1, with the amount Md1 being less than the amount is Md2. The cumulative torque transferred via the axis, which is illustrated by the straight line 54, is Md1+Md2. In order to prepare for the switching of the electric machine M2 from the differential element (wave D) of the transfer case to its summation element (wave S), the following, in particular simultaneous, actions or steps are gradually coordinated:

The torque delivered by the first electric machine M1 designed as the main driving machine is ramped up from the amount currently delivered, which corresponds to the torque distribution Md1+Md2, to twice the value of the higher of the two torques, that is, in the present case to 2 x Md2.
- The torque delivered by the second electric machine M2 designed as an additional machine, which causes the torque vectoring as long as it is connected to the differential element D of the transfer case, is reduced to zero synchronously, whereby the transfer case (planetary differential 16) in the State without any torque vectoring in the so-called differential point, and the form-fitting switching element FSE, is still load-free in the second switching position. The ESP system of the motor vehicle, and thus the braking device 44, is used to gradually increase the amount (Md2 - Md1 xi), i.e. the original difference amount, by torque vectoring on the vehicle wheel on the inside of the curve by means of a targeted brake intervention and synchronously to the change in the energization of the two electrical machines M1 and M2 by braking to the chassis of the motor vehicle.

Dadurch wird unter Zuhilfenahme des ESP-Systems, mithin der Bremseinrichtung 44, das vor der oben beschriebenen Aktion herrschende Torque-Vectoring der Antriebsachse nachgebildet. Am Ende dieses Vorgangs kann das lastfrei gewordene, formschlüssige Schaltelement FSE aus der zweiten Schaltstellung ausgeschaltet werden, insbesondere in die dritte Schaltstellung geschaltet werden. Zu diesem Zeitpunkt drehen die beiden elektrischen Maschinen M1 und M2 beziehungsweise ihre Rotoren 40 und 42 mit einer, der Differenzdrehzahl der Räder infolge der Kurvenfahrt proportionalen, unterschiedlichen Drehzahl. Nun wird die freigeschaltete, elektrische Maschine M2 mit der elektrischen Maschine M1 drehzahlsynchronisiert, um kurz vor dem Erreichen der Synchrondrehzahl das formschlüssige Schaltelement FSE, insbesondere aus der dritten Schaltstellung in die erste Schaltstellung und somit auf das Summenelement (Welle S) des Verteilergetriebes (Planetendifferential 16) zu schalten. Nach erfolgter Schaltung steht die Summenleistung beider elektrischer Maschinen M1 + M2 zum Herausbeschleunigen aus der Kurve zur Verfügung. Davor oder gegebenenfalls synchron zur nun möglichen Beschleunigung des Fahrzeugs aus der Kurve mit der gesamten installierten Leistung der Achse wird der einseitige Bremseingriff kontinuierlich heruntergefahren und damit das durch eben diesen Bremseingriff simulierte Torque-Vectoring-Verhalten beendet. Für die Fahrdynamik des Fahrzeugs ausschlaggebend ist jedoch, dass das Torque-Vectoring-Verhalten erst nach dem Zuschalten der elektrischen Maschine M2 auf das Summenelement (Welle S) des Verteilergetriebes (Planetendifferential 16) endet. Sofern der Fokus auf maximale Fahrleistung liegt (zum Beispiel in ausdrücklich sportlich orientierten Fahrprogrammen), kann dadurch ein fahrdynamischer Vorteil erreicht werden, der die Effizienzeinbuße durch den gezielten, einseitigen Bremseingriff über der Dauer der Umschaltung des Schaltelements FSE rechtfertigt. In auf Effizienz getrimmten Fahrprogrammen ist auf diese Art des Vorgehens entsprechend zu verzichten, zum Preis des dadurch entfallenden Dynamikvorteils.As a result, the torque vectoring of the drive axle that prevailed before the action described above is simulated with the aid of the ESP system, and thus the braking device 44 . At the end of this process, the positive-locking shifting element FSE, which has become load-free, can be switched off from the second switching position, in particular switched into the third switching position. At this point in time, the two electrical machines M1 and M2 or their rotors rotate ren 40 and 42 with one, the differential speed of the wheels as a result of cornering proportional, different speed. Now the released electrical machine M2 is speed-synchronized with the electrical machine M1 in order, shortly before the synchronous speed is reached, to shift the positive-locking shifting element FSE, in particular from the third shifting position to the first shifting position and thus to the summation element (shaft S) of the transfer case (planetary differential 16 ) to switch. After switching has taken place, the total power of both electrical machines M1+M2 is available for accelerating out of the curve. Before that, or possibly synchronously with the now possible acceleration of the vehicle out of the curve with the entire installed power of the axle, the one-sided braking intervention is continuously reduced and the torque vectoring behavior simulated by this very braking intervention is ended. However, what is decisive for the driving dynamics of the vehicle is that the torque vectoring behavior ends only after the electrical machine M2 has been switched on to the summation element (shaft S) of the transfer case (planetary differential 16). If the focus is on maximum driving performance (e.g. in expressly sporty driving programs), a driving dynamics advantage can be achieved that justifies the loss of efficiency due to the targeted, one-sided braking intervention over the duration of the switching element FSE switching element. In drive programs trimmed for efficiency, this type of procedure should be avoided, at the price of the resulting dynamic advantage.

Da das Umschalten der zweiten elektrischen Maschine M2 aus der die Boost ermöglichenden Stellung S des Verteilergetriebes in die Stellung D, um erneut Torque-Vectoring zu ermöglichen, gestaltet sich erheblich einfacher, insbesondere, weil in der Regel vor Kurveneinfahrt gebremst wird. Während eines Bremsvorgangs ist das Umschalten trivial, sofern auf eine Rekuperation mit der elektrischen Maschine M2 verzichtet wird. Selbst wenn nicht gebremst werden sollte, ist es praktisch auszuschließen, dass vor Kurveneinfahrt die gesamte installierte Leistung der beiden elektrischen Maschinen M1 und M2 zum Beschleunigen des Fahrzeugs genutzt wird, wodurch das Umschalten der passiven elektrischen Maschine M2 ebenso trivial ist. Als Indikatoren für die Entscheidung, wann welche Schaltung erforderlich wird, sind eine ganze Reihe von Parametern wie Fahr- und Bremspedalstellung, Lenkwinkel und auch GPS-Daten des Navigationssystems und/oder weitere heranziehbar.Switching the second electrical machine M2 from the position S of the transfer case, which enables the boost, to the position D, in order to enable torque vectoring again, is considerably easier, in particular because braking is usually carried out before cornering. Switching is trivial during a braking process if recuperation with the electrical machine M2 is dispensed with. Even if you don't brake, it can be practically ruled out that the entire installed power of the two electric machines M1 and M2 is used to accelerate the vehicle before entering a curve, which means that switching the passive electric machine M2 is just as trivial. A whole series of parameters such as accelerator and brake pedal position, steering angle and also GPS data from the navigation system and/or others can be used as indicators for the decision as to when which shift is required.

BezugszeichenlisteReference List

1010: elektrisches Antriebssystemelectric drive system
1212: Fahrzeugradvehicle wheel
1414: Fahrzeugradvehicle wheel
1616: Planetendifferentialplanet differential
1818: Planetenradsatzplanetary gear set
2020: Planetenradsatzplanetary gear set
2222: Sonnenradsun gear
2424: Planetenträgerplanet carrier
2626: Hohlradring gear
2828: Planetenradplanet wheel
3030: Sonnenradsun gear
3232: Planetenträgerplanet carrier
3434: Hohlradring gear
3636: Planetenradplanet wheel
3838: Planetenradplanet wheel
4040: Rotorrotor
4242: Rotorrotor
4444: Bremseinrichtungbraking device
4646: GeradeStraight
4848: GeradeStraight
5050: Ordinateordinate
5252: Abszisseabscissa
5454: GeradeStraight
Ab1Ab1: WelleWave
Ab2Starting at 2: WelleWave
DD: WelleWave
ESPESP: Bremselementbraking element
FSEFSE: Schaltelementswitching element
i1i1: Standübersetzungstatus translation
i2i2: Standübersetzungstatus translation
M1M1: elektrische Maschineelectric machine
M2M2: elektrische Maschineelectric machine
Md 1Md 1: BetragAmount
Md2Md2: BetragAmount
SS: WelleWave

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 3209904 B1 [0002]

Claims

Method for switching an electric drive system (10) of a motor vehicle from a torque distribution mode to a support mode, in which: - the electric drive system (10) is switched from the torque distribution mode to the support mode when the motor vehicle corners, - the electrical drive system (10), a four-shaft planetary differential (16) with a first shaft (S), a second shaft (D), a third shaft (Ab1) and a fourth shaft (Ab2), a first electrical machine (M1), the first rotor (40) of which is drivingly connected to the first shaft (S), a second electrical machine (M2) with a second rotor (42) and a positive-locking switching element (FSE), which can be switched between: o a first switching position, in which the second rotor (42) is drivingly connected to the first shaft (S) by means of the switching element (FSE), and o a second switching position, in which the second rotor (42) is drivingly connected to the second shaft (D) by means of the switching element (FSE), - a first vehicle wheel (12) of a vehicle axle of the motor vehicle can be driven via the third shaft (Ab1) as the first output shaft, - a second vehicle wheel (14) of the vehicle axle of the motor vehicle can be driven via the fourth shaft (AB2) as the second output shaft, - the electric drive system (10) has a braking device (44) for braking the vehicle wheels (12, 14), - the positive-locking shift element (FSE) is in the second shift position in the torque distribution mode, - To switch from the torque distribution mode to the support mode, the positive-locking switching element (FSE) initially in the second switching position is switched from the second switching position to the first switching position, so that the switching element (FSE) is in the support mode in the first switching position, and - Before switching the switching element (FSE) from the second switching position to the first switching position, a first torque provided in the torque distribution mode by the second electrical machine (M2) via the second rotor (42) is reduced to zero.

procedure after claim 1 , characterized in that when the switching element (FSE) is switched and/or when the first torque is reduced by means of the braking device (44), at least or precisely one of the vehicle wheels (12, 14), in particular the vehicle wheel (12, 14), is deliberately braked.

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that when the first torque is reduced, a second torque that is initially provided in the torque distribution mode by the first electrical machine (M1) via the first rotor (40) is increased.

procedure after claim 3 , characterized in that the second torque is increased to twice the value of the higher of the two torques.