DE102022210381A1

DE102022210381A1 - E-getriebe mit dualer doppelsynchronisiervorrichtung zur verringerung der drehmomentunterbrechung beim schalten

Info

Publication number: DE102022210381A1
Application number: DE102022210381.5A
Authority: DE
Inventors: Filip D. Schacht; Kurt Cattoor
Original assignee: Dana Belgium NV
Current assignee: Dana Belgium NV
Priority date: 2021-10-01
Filing date: 2022-09-30
Publication date: 2023-04-06
Also published as: US11982348B2; CN115899241A; US20230103830A1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme für ein elektrisches Doppelmotorgetriebe bereitgestellt, das mit zwei Doppelsynchronisiervorrichtungen eingerichtet ist, um eine Drehmomentunterbrechung während des Gangwechsels zu reduzieren. In einem Beispiel kann ein Verfahren das Absenken des Drehmoments eines ersten Elektromotors, das Schalten einer ersten Synchronisiervorrichtung von einer ersten Zahnradanordnung in eine zweite Zahnradanordnung und das Kompensieren des abgesenkten Drehmoments mit einem zweiten Elektromotor beinhalten. Das Verfahren kann wiederholt werden, um eine zweite Synchronisiervorrichtung von der ersten Zahnradanordnung in die zweite Zahnradanordnung zu schalten, was eine ununterbrochene Drehmomentversorgung während des Schaltvorgangs ermöglicht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich allgemein auf Verfahren und Systeme für ein Zweimotoren-E-Getriebe mit dualer Doppelsynchronisiervorrichtung zur Verringerung von Drehmomentunterbrechungen beim Schalten.
HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG
Bei einem batterieelektrischen Zweiganggetriebe, insbesondere bei Fahrzeugen, die für den Einsatz im Gelände konzipiert sind, ist es wünschenswert, den Wirkungsgrad zu erhöhen und sicherzustellen, dass die Gangwechsel ohne unerwünschte Drehmomentunterbrechungen erfolgen. In solchen Getrieben werden häufig Nasskupplungen und Planetengetriebe eingesetzt. Beispielsweise kann eine hydraulische Kupplung während eines Schaltvorgangs eingerückt werden, wobei Flüssigkeit zur Erzeugung von Hydraulikdruck verwendet wird, der eine Kupplungsdruckplatte freigibt oder einrückt, um die hydraulische Kupplung auszurücken oder einzurücken. Planetenradsätze können in ein Fahrzeug eingebaut werden, um die Zahl der dem Getriebe zur Verfügung stehenden Gänge zu erhöhen. Elektrofahrzeuge (EVs) verfügen jedoch möglicherweise nicht über eine hydraulische Energiequelle, und der Einsatz von hydraulisch betätigten Nasskupplungen in einem EV würde zusätzliche Fahrzeugkosten verursachen, die mit der Installation einer elektrisch betriebenen hydraulischen Energiequelle verbunden sind. Auch wenn Planetenradsätze für eine flexible Übersetzung des Getriebes sorgen können, erhöht jeder enthaltene Planetenradsatz die Kosten, die Größe und die Komplexität des Getriebepakets und der Installation. Dennoch ist ein elektrisches Getriebesystem mit Elektromotoren erwünscht, bei dem das Schalten ohne Drehmomentunterbrechung erfolgt.
Eine Synchronisiervorrichtung kann in einem Getriebe eingebaut werden, um die Aufrechterhaltung eines ununterbrochenen Drehmoments während des Schaltens zu unterstützen. Die Synchronisiervorrichtung synchronisiert die Drehzahlen einer Eingangswelle mit der Drehzahl des Gangs, der während eines Schaltvorgangs eingelegt wird, vor dem Einlegen des nächsten Gangs. Die Eingangswelle kann ein Ausgang von einer Energiequelle sein, wie z. B. mindestens ein Elektromotor im Falle von EVs. Das Synchronisieren der Drehzahlen der Eingangswelle und des gewählten Gangs beinhaltet die Synchronisiervorrichtung, die als Reibungskupplung wirkt, um mit der Eingangswelle in Eingriff zu kommen und sie zu beschleunigen oder zu verlangsamen, damit sie mit der Drehzahl des gewählten Gangs übereinstimmt, so dass die Zahnräder der Eingangswelle mit dem gewählten Gang kämmen und ein reibungsloses Schalten ermöglichen. Synchronisiervorrichtungen können mit verschiedenen Energiequellen betrieben werden, unter anderem mit Strom, Druckluft oder Hydraulik.
Zu den Versuchen, die Unterbrechung des Drehmoments beim Schalten mit Hilfe einer Synchronisiervorrichtung zu verringern, gehören die Kopplung einer Synchronisiervorrichtung mit einer von mindestens zwei Energiequellen, die Einstellung der Drehzahlen der Energiequellen und das Schalten der Synchronisiervorrichtung, um das Drehmoment beim Schalten ohne Drehmomentunterbrechung anzupassen. Ein beispielhafter Ansatz wird von Zhu et al. in U.S. 2016/0347320 vorgestellt. Darin werden eine Steuervorrichtung und ein Verfahren für ein elektrisches Antriebsgetriebe offenbart, das in einem zweimotorigen Elektrofahrzeug verwendet wird, bei dem ein erster Motor die Leistung mit einem einzigen Gang und ein zweiter Motor die Leistung selektiv mit zwei Gängen mittels einer einzigen Synchronisiervorrichtung abgibt. Auf diese Weise wird der vom zweiten Motor beim Schaltvorgang verursachte Verlust des Radantriebsmoments durch den ersten Motor kompensiert, so dass ein Schalten ohne Leistungsunterbrechung möglich ist.
Die Erfinder haben jedoch mögliche Probleme mit solchen Systemen erkannt. Ein Beispiel: eine Synchronisiervorrichtung, die mit einer von zwei Energiequellen verbunden ist, ermöglicht die selektive Ausgabe zwischen zwei verschiedenen Zahnradanordnungen nur für die mit der Synchronisiervorrichtung verbundene Energiequelle. Dadurch kann die mit der Synchronisiervorrichtung gekoppelte Energiequelle zwischen einem ersten und einem zweiten Gang wechseln, während die nicht mit einer Synchronisiervorrichtung gekoppelte Energiequelle in einer ersten Zahnradanordnung verbleiben kann. Der Betrieb der beiden Energiequellen in zwei unterschiedlichen Zahnradanordnungen kann die Leistungsabgabe der Quellen und das Gesamtdrehmoment des Getriebes begrenzen.
Andere Versuche zur Verringerung der Drehmomentunterbrechung wurden unternommen, indem eine zweite Synchronisiervorrichtung eingebaut wurde, so dass jede von zwei Energiequellen eine zugehörige Synchronisiervorrichtung hat. Ein beispielhafter Ansatz wird von Pels et al. in U.S. 2002/0033059 vorgestellt. Darin ist ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei elektrischen Einheiten gekoppelt, wobei jede der beiden elektrischen Einheiten eine Getriebeeingangswelle antreibt. Auf jeder Eingangswelle befindet sich eine Schiebemuffe (z. B. ein Synchronisiervorrichtungsmechanismus), die die jeweilige Eingangswelle selektiv mit den Zahnrädern auf einer einzigen Ausgangswelle koppelt, so dass die Leistung von jeder der beiden elektrischen Einheiten auf der einzigen Ausgangswelle summiert wird. Dieses Ausführungsbeispiel beinhaltet jedoch zwei Kupplungen, die, wie oben beschrieben, die Fahrzeugkosten und die Komplexität erhöhen können.
In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch ein Verfahren für ein Getriebesystem gelöst werden, das eine erste Elektromotor-Eingangswelle mit zwei Zahnrädern umfasst, die eingerichtet sind, mit einem Paar von Zahnrädern einer ersten Synchronisiervorrichtung auf einer Vorgelegewelle zu kämmen, einen ersten Elektromotor, der mit der ersten Elektromotor-Eingangswelle gekoso eingerichtet ist, mit einem Zahnrad eines anderen Paares von Zahnrädern einer zweiten Synchronisiervorrichtung auf der Vorgelegewelle zu kämmen, und einen zweiten Elektromotor, der mit der zweiten Elektromotor-Eingangswelle gekoppelt ist. Der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor sind eingerichtet, synchron zu arbeiten, um die Drehmomentzufuhr mit jeder der ersten und zweiten Synchronisiervorrichtung in einer ersten Zahnradanordnung zu erhöhen, und unabhängig voneinander die Drehmomentzufuhr zu verringern, damit die jeweilige erste oder zweite Synchronisiervorrichtung in eine zweite Zahnradanordnung schalten kann. Auf diese Weise sind der erste und der zweite Elektromotor über eine Reihe von Übersetzungsverhältnissen, die individuell angepasst werden können, um das Fahrzeugdrehmoment zu liefern und somit unerwünschte Drehmomentunterbrechungen zu reduzieren, mit einem gemeinsamen Ausgangszahnradsatz verbunden.
Beispielsweise können sich sowohl die erste als auch die zweite Synchronisiervorrichtung vor einer Anforderung zum Hochschalten in der ersten Zahnradanordnung befinden. Bei Anforderung des Hochschaltens kann der erste Elektromotor sein Drehmoment verringern, so dass die erste Synchronisiervorrichtung von der ersten Zahnradanordnung in die zweite Zahnradanordnung schalten kann. Der zweite Elektromotor kann das Drehmoment erhöhen, um den Drehmomentabfall des ersten Elektromotors zu kompensieren, so dass das Gesamtdrehmoment des Getriebes erhalten bleibt. Nachdem die erste Synchronisiervorrichtung in den zweiten Gang geschaltet hat, kann der zweite Elektromotor sein Drehmoment verringern, so dass die zweite Synchronisiervorrichtung vom ersten in den zweiten Gang schalten kann. Der erste Elektromotor kann sein Drehmoment erhöhen, um den Drehmomentabfall des zweiten Elektromotors zu kompensieren, so dass das Gesamtdrehmoment des Getriebes erhalten bleibt. Durch den Einbau von zwei Synchronisiervorrichtungen, von denen jeweils eine mit einer der beiden Energiequellen gekoppelt ist, können beide Energiequellen ein Drehmoment über einen niedrigen und einen hohen Drehzahlbereich erzeugen, indem sie von der ersten auf die zweite Zahnradanordnung umschalten. Außerdem können durch den Verzicht auf Kupplungen die damit verbundenen Fahrzeugkosten gesenkt werden. Die Vorgelegewelle mit der ersten und der zweiten Synchronisiervorrichtung, die in Reihe angeordnet sind, kann mit einem Ausgangszahnradsatz gekoppelt werden, der eine weitere Drehmomentreduzierung über ein kurzes Vorgelege und ein langes Vorgelege ermöglicht, um das Drehmoment an die Anforderungen des Fahrzeugbetriebs anzupassen.
Auf diese Weise kann das Gesamtdrehmoment des Fahrzeugs während des Schaltvorgangs beibehalten werden, so dass der Fahrer mit der Leistung und Beschleunigung des Fahrzeugs während des Schaltvorgangs zufrieden sein kann. Darüber hinaus können die Fahrzeugkosten im Vergleich zu E-Fahrzeugen gesenkt werden, die eine hydraulische Kupplung und/oder Planetengetriebe enthalten, um die Unterbrechung des Drehmoments beim Schalten zu verringern.
Es versteht sich, dass die obige Zusammenfassung dazu dient, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher erläutert werden. Sie ist nicht dazu gedacht, die wichtigsten oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert wird, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die die oben oder in anderen Teilen dieser Offenbarung genannten Nachteile beheben.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebsstrangs (E-Antrieb) eines Fahrzeugs.
2A zeigt eine schematische Darstellung eines E-Getriebes, das Teil des E-Antriebs aus 1 sein kann.
2B zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Leistungspfads des E-Getriebes.
2C zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Leistungspfads des E-Getriebes.
2D zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Leistungspfads des E-Getriebes.
3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Beispiel eines Verfahrens zum Schalten.
4 zeigt ein Beispiel für ein Zeitdiagramm, das die Schwankungen der Synchronisiervorrichtungszahnräder, des Motordrehmoments und des Fahrzeugdrehmoments während des Schaltvorgangs veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren für ein Zweimotoren-E-Getriebe mit dualer Doppelsynchronisiervorrichtung zur Verringerung von Drehmomentunterbrechungen beim Schalten. Das E-Getriebe kann in einem elektrischen Antriebsstrang (E-Antrieb) eines Elektrofahrzeugs (EV) eingesetzt werden. Ein schematisches Beispiel für den E-Antrieb eines Elektrofahrzeugs ist in 1 dargestellt. Neben dem E-Getriebe beinhaltet der E-Antrieb aus 1 zwei Elektromotoren, die jeweils mit einer Getriebeeingangswelle ausgestattet sind. 2A zeigt eine schematische Darstellung des E-Getriebes mit gekoppelten Elektromotoren. Eine erste und eine zweite Getriebeeingangswelle sind über feste Zahnräder auf den Getriebeeingangswellen mit einer ersten bzw. einer zweiten Synchronisiervorrichtung gekoppelt. Die erste und die zweite Synchronisiervorrichtung sind in Reihe auf einer zentralen Vorgelegewelle angeordnet, die wiederum mit einem Ausgangszahnradsatz gekoppelt ist, um das Drehmoment auf die Achsen zum Antrieb eines Satzes von Fahrzeugrädern zu übertragen. Die erste und die zweite Synchronisiervorrichtung können von einer ersten Zahnradanordnung in eine zweite Zahnradanordnung gemäß dem Verfahren geschaltet werden, das in 3 beschrieben ist. Ein erster, ein zweiter oder ein dritter mechanischer Leistungspfad, wie jeweils in 2B-2D dargestellt, können in Abhängigkeit von der Zahnradanordnung der ersten und zweiten Synchronisiervorrichtung aktiv sein. 4 zeigt ein beispielhaftes Zeitdiagramm, das die Zahnradanordnungen der ersten und der zweiten Synchronisiervorrichtung, den Drehmomenteingang des ersten und des zweiten Elektromotors und das Gesamtausgangsdrehmoment während des Verfahrens aus 3 veranschaulicht.
Wie in 1 dargestellt, kann das Drehmoment bei einem Elektrofahrzeug von mehr als einer Quelle auf die Räder des Fahrzeugs übertragen werden, einschließlich eines oder mehrerer Elektromotoren. Eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 ist in 1 mit Radsätzen 102 dargestellt, die durch Achsen 104 miteinander verbunden sind (z. B. sind Radpaare durch die Achsen 104 miteinander verbunden). Es versteht sich, dass das Fahrzeug 100 in 1 nur der Veranschaulichung dient und ein nicht einschränkendes Beispiel dafür ist, wie ein Elektrofahrzeug eingerichtet sein kann. Andere Beispiele beinhalten verschiedene Anordnungen und Positionierungen von Komponenten des Fahrzeugs, die im Folgenden beschrieben werden, sowie zusätzliche Komponenten, die in 1 der Kürze halber nicht dargestellt sind.
Ein Antriebsstrang 106 des Fahrzeugs 100 kann ein Getriebe 108 (z. B. ein Schaltgetriebe, ein Zahnradgetriebe usw.) beinhalten, das mit einer oder mehreren der Achsen 104 des Fahrzeugs 100 gekoppelt ist. Das Getriebe 108 kann mit einer Hinterachse der Achsen 104 gekoppelt sein, wie in 1 dargestellt, und in anderen Beispielen mit einer Vorderachse oder mit beiden Achsen. Das Getriebe 108 kann mechanisch mit einem Achsantrieb 110 des Antriebsstrangs 106 gekoppelt sein, bei dem es sich z. B. um ein Differential oder ein anderes geeignetes Getriebe handeln kann. Das Getriebe 108 und der Achsantrieb 110 können zusammen Drehzahl und Drehmoment von einer rotierenden Quelle auf die Fahrzeugräder 102 übertragen, um das Fahrzeug 100 anzutreiben. Im vorliegenden Beispiel beinhaltet das Getriebe 108 zwei Doppelsynchronisiervorrichtungen, die in Reihe auf einer zentralen Vorgelegewelle angeordnet sind, was in 2A näher beschrieben ist. Das Getriebe 108 kann eine Vielzahl von Gängen beinhalten, wie in 2A weiter beschrieben ist. Die vorliegende Konfiguration beinhaltet mindestens zwei Getriebeeingangswellen, einschließlich einer ersten Getriebeeingangswelle 132, die eine erste elektrische Maschine 114 und das Getriebe 108 koppelt, und einer zweiten Getriebeeingangswelle 134, die eine zweite elektrische Maschine 116 und das Getriebe 108 koppelt. Darüber hinaus kann das Getriebe 108 mechanisch mit dem Achsantrieb 110 über einen Ausgangszahnradsatz 144 gekoppelt sein, der ebenfalls in 2A weiter beschrieben ist. Bei Geländefahrzeugen kann eine Kardanwelle (nicht dargestellt) eingebaut werden, um den Ausgang des Getriebes mechanisch mit dem Eingang der Achse, z. B. der Achse 104, zu verbinden.
Bei der Konfiguration als Elektrofahrzeug können die rotierenden Quellen die erste elektrische Maschine 114 und die zweite elektrische Maschine 116 sein. In einigen Beispielen und wie hierin beschrieben, können die erste und die zweite elektrische Maschine 114, 116 Motoren/Generatoren sein, die in der Lage sind, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln und umgekehrt. In diesem Sinne können die elektrischen Maschinen im Folgenden auch als Motoren und/oder Generatoren bezeichnet werden. Die erste und die zweite elektrische Maschine 114, 116 können elektrisch mit einer Traktionsbatterie 120 des Fahrzeugs 100 gekoppelt sein, um sowohl Strom von der Traktionsbatterie 120 zu beziehen als auch elektrische Energie bereitzustellen, die in der Traktionsbatterie 120 gespeichert wird. Die elektrischen Maschinen können ähnlich eingerichtet sein, z. B. mit ähnlichen Drehzahl- und Drehmomentbereichen, was als symmetrisch bezeichnet wird, oder sie können unterschiedliche Drehzahl- und Drehmomentleistungen aufweisen, was als asymmetrisch bezeichnet wird.
Die Einstellung des Antriebsstrangs zwischen den verschiedenen Betriebsarten sowie die Steuerung des Betriebs innerhalb jeder Betriebsart kann auf der Grundlage eines Fahrzeugsteuerungssystems 124, einschließlich einer Steuerung 126, erfolgen, wie in 1 dargestellt. Die Steuerung 126 kann ein Mikrocomputer sein, einschließlich Komponenten wie einer Mikroprozessoreinheit, Eingangs-/Ausgangsanschlüssen, eines elektronischen Speichermediums für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, z. B. ein Nur-Lese-Speicherchip, ein Arbeitsspeicher, ein Diagnosespeicher und ein Datenbus. Das Speichermedium kann mit computerlesbaren Daten programmiert werden, die Befehle darstellen, welche von einem Prozessor zur Durchführung der unten beschriebenen Verfahren ausführbar sind, sowie anderer Varianten, die erwartet werden, aber nicht ausdrücklich aufgeführt sind. In einem Beispiel kann die Steuerung 126 ein Antriebsstrangsteuermodul (PCM) sein.
Die Steuerung 126 kann verschiedene Signale von Sensoren 128 empfangen, die mit verschiedenen Bereichen des Fahrzeugs 100 gekoppelt sind. Zu den Sensoren 128 können beispielsweise Sensoren an der ersten und zweiten elektrischen Maschine 114, 116 zur Messung der Motordrehzahl und der Motortemperatur, ein Pedalpositionssensor zur Erkennung der Betätigung eines vom Fahrer betätigten Pedals, wie eines Gas- oder Bremspedals, Geschwindigkeitssensoren an den Fahrzeugrädern 102 usw. gehören. Die Fahrzeugbeschleunigung ist direkt proportional zur Stellung des Gaspedals, z. B. zum Grad der Betätigung. Nach dem Empfang der Signale von den verschiedenen Sensoren 128 aus 1 verarbeitet die Steuerung 126 die empfangenen Signale und setzt verschiedene Aktuatoren 130 des Fahrzeugs 100 ein, um den Betrieb des Antriebsstrangs auf der Grundlage der empfangenen Signale und der im Speicher der Steuerung 126 gespeicherten Anweisungen einzustellen. So kann die Steuerung 126 beispielsweise eine Anzeige über die Betätigung des Bremspedals erhalten, die den Wunsch nach einer geringeren Fahrzeuggeschwindigkeit signalisiert. Als Reaktion darauf kann die Steuerung 126 den Betrieb von mindestens einer der elektrischen Maschinen als Generator anweisen, um die Traktionsbatterie 120 wieder aufzuladen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein E-Antrieb eingerichtet, Drehmomentunterbrechungen während des Schaltvorgangs in einem E-Fahrzeug mit zwei Motoren zu reduzieren, indem er zwei Doppelsynchronisiervorrichtungen auf einer zentralen Vorgelegewelle verwendet. Jeder der beiden Motoren hat eine Eingangswelle, über die die Leistung des jeweiligen Elektromotors auf die zentrale Vorgelegewelle übertragen wird, wo die Leistung der Elektromotoren summiert wird. Die Motoreingangswellen werden mit der zentralen Vorgelegewelle gekoppelt, indem eines von mindestens einem festen Zahnrad auf jeder Eingangswelle mit einer von zwei auf der zentralen Vorgelegewelle angeordneten Synchronisiervorrichtungen in Eingriff gebracht wird. Bei den Synchronisiervorrichtungen handelt es sich um Doppelsynchronisiervorrichtungen, so dass jede Synchronisiervorrichtung in zwei verschiedene Gänge eingreifen kann. In einem Beispiel umfasst eine Motoreingangswelle zwei feste Zahnräder, und die entsprechende Synchronisiervorrichtung kann wahlweise in eines der beiden festen Zahnräder eingreifen. Darüber hinaus können die festen Zahnräder unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen, so dass das Übersetzungsverhältnis bei Eingriff eines ersten feststehenden Zahnrads in die Synchronisiervorrichtung größer sein kann als bei Eingriff eines zweiten feststehenden Zahnrads in die Synchronisiervorrichtung. Die zweite Motoreingangswelle kann entweder ein oder zwei feste Zahnräder haben, in die die entsprechende Synchronisiervorrichtung eingreifen kann. In einem Beispiel, in dem die zweite Motoreingangswelle zwei feste Zahnräder hat, können die festen Zahnräder der zweiten Motoreingangswelle auch unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse haben. Unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse für die festen Zahnräder auf der ersten und der zweiten Motoreingangswelle können es ermöglichen, dass die beiden Elektromotoren unterschiedliche Drehzahl- und Drehmomentwerte liefern, sowohl in Bezug darauf, welches feste Zahnrad auf der jeweiligen Motoreingangswelle mit der jeweiligen Synchronisiervorrichtung in Eingriff ist, als auch in Bezug auf den anderen Elektromotor. Die Variation der Drehzahl- und Drehmomentwerte kann für den Einsatz im Gelände nützlich sein, da sie es den Elektromotoren ermöglicht, die Drehmomentzufuhr je nach den Anforderungen des Fahrzeugs anzupassen, z. B. während des Fahrzeugstarts im Vergleich zur Fahrt.
Wenn, wie oben kurz beschrieben, das Fahrzeug 100 aus 1 ein Elektrofahrzeug ist, beinhaltet der Antriebsstrang 106 ein Getriebe 108, das über die erste und die zweite Getriebeeingangswelle 132, 134 mit der ersten und der zweiten elektrischen Maschine 114, 116, die hier als Elektromotoren bezeichnet werden, gekoppelt ist. Eine schematische Darstellung des E-Antriebs 200 aus 2A kann den Antriebsstrang 106 aus 1 für ein Elektrofahrzeug in weiteren Einzelheiten veranschaulichen. Es versteht sich, dass Komponenten des E-Antriebs 200, die im Wesentlichen die gleiche Funktion haben wie Komponenten des Antriebsstrangs 106, mit entsprechenden Nummern gekennzeichnet werden können, denen eine „2“ anstelle einer „1“ vorangestellt wird. So kann beispielsweise ein erster Elektromotor (EM) 214 ein Beispiel für die erste elektrische Maschine 114 sein.
Der E-Antrieb 200 ist mit einem Getriebe 208, einem ersten Elektromotor 214 und einem zweiten Elektromotor 216 eingerichtet. Der erste und der zweite Elektromotor 214, 216 können synchron arbeiten, d. h. die Elektromotoren können zur gleichen Zeit arbeiten, um das gleiche Drehmoment zu liefern, oder unabhängig voneinander, um jeweils einen anderen Drehmomentwert zu liefern.
Eine zentrale Vorgelegewelle 250 ist mit einem ersten Abschnitt 215 zwischen einer ersten Getriebeeingangswelle 232, die mit dem ersten Elektromotor 214 verbunden ist, und einer zweiten Getriebeeingangswelle 234, die mit dem zweiten Elektromotor 216 verbunden ist, angeordnet. Jede der ersten und zweiten Getriebeeingangswellen 232, 234 kann mindestens ein festes Zahnrad haben. In einem Beispiel hat die erste Getriebeeingangswelle 232 ein erstes festes Zahnrad 218 und ein zweites festes Zahnrad 221, und die zweite Getriebeeingangswelle 234 hat ein drittes festes Zahnrad 222. Bei einigen Anwendungen des vorliegenden Systems kann ein festes Zahnrad auf einer der beiden Getriebeeingangswellen ausreichen, um das Fahrzeugdrehmoment zu liefern und die Unterbrechung des Drehmoments während des Gangwechsels zu verringern. Dadurch können die Kosten im Zusammenhang mit den Zahnrädern und dem Fahrzeuggetriebe gesenkt werden. In einem anderen Beispiel beinhaltet die zweite Getriebeeingangswelle 234 das dritte feste Zahnrad 222 und ein viertes festes Zahnrad 223. Der Einbau von zwei festen Zahnrädern auf jeder der beiden Getriebeeingangswellen kann es ermöglichen, dass mindestens einer der beiden Elektromotoren während der Gangwechsel zum Antrieb des Fahrzeugs über die unten beschriebene zentrale Vorgelegewelle mit einem Ausgangszahnradsatz gekoppelt wird.
Der erste Abschnitt 215 der zentralen Vorgelegewelle 250 hat zwei in Reihe geschaltete Doppelsynchronisiervorrichtungen (z. B. Doppelkonus) , die eine erste Synchronisiervorrichtung 211 und eine zweite Synchronisiervorrichtung 213 beinhalten. Da es sich um Doppelsynchronisiervorrichtungen handelt, haben die erste und die zweite Synchronisiervorrichtung 211, 213 jeweils zwei Zahnräder, mit denen die Synchronisiervorrichtungen in die Eingangszahnräder eingreifen können. Die erste Synchronisiervorrichtung 211 hat beispielsweise ein erstes Zahnrad 236 und ein zweites Zahnrad 238. Die erste Synchronisiervorrichtung 211 kann selektiv entweder mit dem ersten festen Zahnrad 218 der ersten Getriebeeingangswelle 232 über das erste Zahnrad 236 oder mit dem zweiten festen Zahnrad 221 der ersten Getriebeeingangswelle 232 über das zweite Zahnrad 238 in Eingriff kommen. Die zweite Synchronisiervorrichtung 213 kann eine ähnliche Konfiguration wie die erste Synchronisiervorrichtung 211 aufweisen, wobei die zweite Synchronisiervorrichtung 213 ein drittes Zahnrad 240 und ein viertes Zahnrad 242 enthält. Die zweite Synchronisiervorrichtung 213 kann über das dritte Zahnrad 240 selektiv in das dritte feste Zahnrad 222 der zweiten Getriebeeingangswelle 234 eingreifen. In einem Ausführungsbeispiel, bei der die zweite Getriebeeingangswelle das dritte feste Zahnrad 222 und das vierte feste Zahnrad 223 beinhaltet, kann die zweite Synchronisiervorrichtung 213 über das vierte Zahnrad 242 selektiv in das vierte feste Zahnrad 223 der zweiten Getriebeeingangswelle 234 eingreifen. Die erste und die zweite Synchronisiervorrichtung 211, 213 können jeweils selektiv in feste Zahnräder der ersten bzw. zweiten Getriebeeingangswelle 232, 234 eingreifen, indem die jeweilige Synchronisiervorrichtung bei Betätigung durch eine Schaltgabel entlang der zentralen Vorgelegewelle 250 verschoben wird.
Die erste Synchronisiervorrichtung 211 beinhaltet eine erste Schaltgabel 246 und die zweite Synchronisiervorrichtung 213 beinhaltet eine zweite Schaltgabel 248. Jede der ersten und zweiten Schaltgabeln 246, 248 kann die Bewegung jeder der entsprechenden Synchronisiervorrichtungen ermöglichen, um einen oder mehrere Gänge auf der ersten bzw. zweiten Getriebeeingangswelle 232, 234 ein- oder auszurücken. In jedem Fall kann die Bewegung der Synchronisiervorrichtungen über die Schaltgabeln (z. B. 246, 248) erfolgen, die jede der jeweiligen Synchronisiervorrichtungen in eine gewünschte Position relativ zum ersten, zweiten, dritten oder vierten festen Zahnrad 218, 221, 222, 223 bewegen.
Die Bewegung der Synchronisiervorrichtungen über die Schaltgabeln kann über Aktuatoren des Steuersystems erfolgen, die in 1 beschrieben sind. Die Bewegung der Synchronisiervorrichtung kann auf der Grundlage von Eingaben verschiedener Sensoren des Steuersystems aus 1 erfolgen und kann unter anderem den Getriebebereich (erste Zahnradanordnung, zweite Zahnradanordnung usw., wie unten beschrieben), die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Gaspedalstellung, die Umgebungstemperatur, den Lenkwinkel, die Bremseingaben, die Drehzahl und das Drehmoment der elektrischen Maschine (sowohl für den ersten als auch für den zweiten Elektromotor 214, 216) und die Drehzahl der Getriebeeingangswelle (sowohl für die erste Getriebeeingangswelle 232 als auch für die zweite Getriebeeingangswelle 234) einschließen.
Durch den Eingriff der ersten und zweiten Synchronisiervorrichtung 211, 213 in die Zahnräder der entsprechenden ersten oder zweiten Getriebeeingangswelle 232, 234 wird ein Übersetzungsverhältnis zwischen dem entsprechenden ersten oder zweiten Elektromotor 214, 216 und der zentralen Vorgelegewelle 250 hergestellt. Zum Beispiel wird für den ersten Elektromotor 214 ein erstes Übersetzungsverhältnis erzeugt, wenn das erste feste Zahnrad 218 mit der ersten Synchronisiervorrichtung 211 in Eingriff gebracht wird, wie oben beschrieben. In einem Beispiel beträgt das erste Übersetzungsverhältnis 2,78 zu 1. Wenn das zweite feste Zahnrad 221 in die erste Synchronisiervorrichtung 211 eingreift, entsteht ein zweites Übersetzungsverhältnis. In einem Beispiel ist das zweite Übersetzungsverhältnis 1 zu 1. Für den zweiten Elektromotor 216 wird, wenn das dritte feste Zahnrad 222 mit der zweiten Synchronisiervorrichtung 213 in Eingriff gebracht wird, ein drittes Übersetzungsverhältnis erzeugt. In einem Beispiel beträgt das dritte Übersetzungsverhältnis 2,78 zu 1. Wenn das vierte feste Zahnrad 223 auf der zweiten Getriebeeingangswelle 234 sitzt und das vierte feste Zahnrad 223 mit der zweiten Synchronisiervorrichtung 213 in Eingriff gebracht wird, entsteht ein viertes Übersetzungsverhältnis. In einem Beispiel ist das vierte Übersetzungsverhältnis 1 zu 1. Ein Beispiel für ein Gesamtübersetzungsverhältnis für die erste Synchronisiervorrichtung 211 ist 6,255 zu 9,73. Ein Beispiel für ein Gesamtübersetzungsverhältnis für die zweite Synchronisiervorrichtung 213 ist 2,25 bis 3,5. Der Einbau von zwei festen Zahnrädern auf jeder der beiden Getriebeeingangswellen, wobei entweder jedes der beiden festen Zahnräder auf jeder Getriebeeingangswelle oder die vier Gesamtzahnräder auf beiden Getriebeeingangswellen unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse haben, kann es den beiden Elektromotoren ermöglichen, innerhalb eines geforderten Drehmoment-/Drehzahlbereichs zu arbeiten, der weiter unten beschrieben ist.
Da die erste und die zweite Synchronisiervorrichtung 211, 213 auf der zentralen Vorgelegewelle 250 in Reihe angeordnet sind, kann die zentrale Vorgelegewelle 250 entsprechend gleichzeitig zwei verschiedene Übersetzungsverhältnisse einlegen (z. B. das erste Übersetzungsverhältnis, wenn das erste feste Zahnrad 218 mit der ersten Synchronisiervorrichtung 211 in Eingriff steht, und das vierte Übersetzungsverhältnis, wenn das vierte feste Zahnrad 223 mit der zweiten Synchronisiervorrichtung 213 in Eingriff steht). In einem Beispiel sind das erste und das dritte Übersetzungsverhältnis gleich und das zweite und das vierte Übersetzungsverhältnis gleich. In einem anderen Beispiel sind das erste, zweite, dritte und vierte Übersetzungsverhältnis jeweils unterschiedlich.
Wenn entweder die erste oder die zweite Synchronisiervorrichtung 211, 213 in dem ersten bzw. dritten Übersetzungsverhältnis eingerückt ist, kann man von einer ersten Zahnradanordnung sprechen. Wenn entweder die erste oder die zweite Synchronisiervorrichtung 211, 213 im zweiten oder vierten Übersetzungsverhältnis eingerückt ist, kann man sagen, dass sich die Synchronisiervorrichtung in einem zweiten Gang befindet. Das erste und das dritte Übersetzungsverhältnis können größer sein als das zweite und das vierte Übersetzungsverhältnis, so dass die erste Zahnradanordnung ein höheres Übersetzungsverhältnis als die zweite Zahnradanordnung haben kann. Wenn sich entweder die erste oder die zweite Synchronisiervorrichtung 211, 213 in der ersten Zahnradanordnung befindet, kann folglich der entsprechende Elektromotor mehr Leistung erbringen, als wenn sich die Synchronisiervorrichtung im zweiten Gang befindet. Die erste Zahnradanordnung kann als niedriger Drehzahlbereich betrachtet werden. Wenn sich entweder die erste oder die zweite Synchronisiervorrichtung 211, 213 in der zweiten Zahnradanordnung befindet, kann der entsprechende Elektromotor mit einer niedrigeren Drehzahl betrieben werden, als wenn sich die Synchronisiervorrichtung in der ersten Zahnradanordnung befindet. Die zweite Anordnung kann als hoher Drehzahlbereich angesehen werden, da der Betrieb des Elektromotors mit niedrigerer Drehzahl bei gleicher Anfangsgeschwindigkeit des Fahrzeugs vor dem Schalten in den zweiten Gang eine Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit ermöglichen kann. Wenn sich in einem Beispiel die erste und zweite Synchronisiervorrichtung 211, 213 im selben Gang befinden (z. B. beide im ersten Gang), können die Übersetzungsverhältnisse jeder Synchronisiervorrichtung gleich sein und jeder Motor kann mit der gleichen Drehzahl und dem gleichen Drehmoment betrieben werden. In einem Beispiel befindet sich eine Synchronisiervorrichtung in der ersten Zahnradanordnung, wenn ein Gang eingelegt ist, der eine niedrigere Übersetzung ergibt als die, wenn die zweite Zahnradanordnung eingelegt ist.
Die zentrale Vorgelegewelle 250 kann das Drehmoment vom ersten und zweiten Elektromotor 214, 216 über die erste bzw. zweite Synchronisiervorrichtung 211, 213 auf einen Ausgangszahnradsatz 244 übertragen. Das Drehmoment kann vom Ausgangszahnradsatz 244 auf einen Achsantrieb übertragen werden, z. B. auf den Achsantrieb 110 aus 1. Der Ausgangszahnradsatz 244 kann senkrecht zur zentralen Vorgelegewelle 250 stehen und mit der zentralen Vorgelegewelle 250 am ersten Ausgangszahnradsatz 252 in einem zweiten Abschnitt 217 der zentralen Vorgelegewelle 250 gekoppelt sein. Der Ausgangszahnradsatz 244 kann ein erstes Ausgangszahnrad 252, ein kurzes Vorgelegeausgangszahnrad 254 und ein langes Vorgelegeausgangszahnrad 256 in Reihe enthalten. Das kurze Vorgelegeausgangszahnrad 254 und das lange Vorgelegeausgangszahnrad 256 ermöglichen Varianten mit kurzem bzw. langem Vorgelege für die Leistungsabgabe an den Achsantrieb, was für den Einsatz in einer Vielzahl von Geländeanwendungen von Vorteil sein kann. Ein fünftes Übersetzungsverhältnis des Ausgangszahnradsatzes 244 kann 2,25 bis 3,5 betragen.
Das Schalten jeder der ersten und zweiten Synchronisiervorrichtungen 211, 213 kann die Eingangsleistung des ersten und zweiten Elektromotors 214, 216 auf unterschiedliche mechanische Leistungspfade lenken, wie in 2B-2D dargestellt. Die mechanischen Leistungspfade aus 2B-D sind durch fettgedruckte Linien mit Pfeilen dargestellt, die den Kraftfluss durch die Getriebeeingangswellen, die festen Zahnräder, die Synchronisiervorrichtungen und die gemeinsame Vorgelegewelle zeigen, wie oben in Bezug auf 2A und weiter in 3 beschrieben.
Ein erster mechanischer Leistungspfad 220 ist aktiv, wenn sich sowohl die erste als auch die zweite Synchronisiervorrichtung 211, 213 in der ersten Zahnradanordnung befinden, wie in 2B dargestellt. Der Leistungsfluss vom ersten Elektromotor 214 zur ersten Synchronisiervorrichtung 211 erfolgt über die erste Getriebeeingangswelle 232 und das erste feste Zahnrad 218, das mit dem ersten Zahnrad 236 der ersten Synchronisiervorrichtung 211 verbunden ist. Die Leistung fließt vom zweiten Elektromotor 216 zur zweiten Synchronisiervorrichtung 213 über die zweite Getriebeeingangswelle 234 und das dritte feste Zahnrad 222, das mit dem dritten Zahnrad 240 der zweiten Synchronisiervorrichtung 213 verbunden ist. Die Leistung von dem ersten und zweiten Elektromotor 214, 216 wird auf der zentralen Vorgelegewelle 250 summiert und an den Ausgangszahnradsatz 244 abgegeben.
Ein zweiter mechanischer Leistungspfad 241 ist aktiv, wenn sich die erste Synchronisiervorrichtung 211 in der ersten Zahnradanordnung befindet und sich die zweite Synchronisiervorrichtung 213 in der zweiten Zahnradanordnung befindet, wie in 2C dargestellt. Der Leistungsfluss vom ersten Elektromotor 214 zur ersten Synchronisiervorrichtung 211 erfolgt über die erste Getriebeeingangswelle 232 und das zweite feste Zahnrad 221, das mit dem zweiten Zahnrad 238 der ersten Synchronisiervorrichtung 211 verbunden ist. Die Leistung fließt vom zweiten Elektromotor 216 zur zweiten Synchronisiervorrichtung 213 über die zweite Getriebeeingangswelle 234 und das dritte feste Zahnrad 222, das mit dem dritten Zahnrad 240 der zweiten Synchronisiervorrichtung 213 verbunden ist. Die Leistung von dem ersten und zweiten Elektromotor 214, 216 wird auf der zentralen Vorgelegewelle 250 summiert und an den Ausgangszahnradsatz 244 abgegeben.
Ein dritter mechanischer Leistungspfad 260 ist aktiv, wenn sich sowohl die erste als auch die zweite Synchronisiervorrichtung 211, 213 in der zweiten Zahnradanordnung befinden, wie in 2D dargestellt. Der Leistungsfluss vom ersten Elektromotor 214 zur ersten Synchronisiervorrichtung 211 erfolgt über die erste Getriebeeingangswelle 232 und das zweite feste Zahnrad 221, das mit dem zweiten Zahnrad 238 der ersten Synchronisiervorrichtung 211 verbunden ist. Der Leistungsfluss vom zweiten Elektromotor 216 zur zweiten Synchronisiervorrichtung 213 erfolgt über die zweite Getriebeeingangswelle 234 und das vierte feste Zahnrad 223 der zweiten Synchronisiervorrichtung 213. Die Leistung von dem ersten und zweiten Elektromotor 214, 216 wird auf der zentralen Vorgelegewelle 250 summiert und an den Ausgangszahnradsatz 244 abgegeben.
Die Unterbrechung des Drehmoments während des Schaltvorgangs kann durch den Doppelmotor-Elektroantrieb mit zwei Doppelsynchronisiervorrichtungen auf einer zentralen Vorgelegewelle verringert werden, die wahlweise mit festen Zahnrädern auf einer der beiden Motorgetriebe-Eingangswellen gekoppelt werden können, um zwischen einer ersten und einer zweiten Zahnradanordnung zu schalten und so den Drehmoment- und Geschwindigkeitsbeitrag von jedem der beiden Motoren anzupassen. Indem die Zahnradanordnung der ersten und der zweiten Synchronisiervorrichtung unabhängig voneinander geschaltet wird, kann der Drehmomentbeitrag jedes der beiden Motoren unabhängig voneinander eingestellt werden. Ein Verfahren, bei dem Motorleistung und Geschwindigkeitsbeitrag mit Hilfe der beiden Doppelsynchronisiervorrichtungen angepasst werden, um die Unterbrechung des Drehmoments während des Gangwechsels zu verringern, wird in Verfahren 300 aus 3 beschrieben.
3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Beispiel eines Verfahrens 300 zum Schalten. Das Verfahren 300 wird in Bezug auf die Systeme beschrieben, die 1-2A dargestellt sind, aber es versteht sich, dass ähnliche Verfahren auch auf andere Systeme angewandt werden können, ohne vom Geltungsbereich dieser Offenbarung abzuweichen. Die Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens 300 können von einer Steuerung (z. B. der Steuerung 126 aus 1) auf der Grundlage von Anweisungen ausgeführt werden, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Systems empfangen werden, wie z. B. den Sensoren, die oben unter Bezug auf 1-2A beschrieben wurden. Die Steuerung kann Aktuatoren des Systems verwenden, um den Betrieb von Synchronisiervorrichtung und Motor gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
Bei Aufforderung zum Hochschalten senken sowohl der erste als auch der zweite Elektromotor nacheinander ihr Drehmoment, damit sowohl die erste als auch die zweite Synchronisiervorrichtung in die zweite Zahnradanordnung schalten kann. In einem Beispiel können der erste und der zweite Elektromotor unabhängig voneinander und in umgekehrter Richtung drehzahlgeregelt sein. Wenn beispielsweise die Elektromotoren symmetrisch sind, kann während des Schaltvorgangs die dem ersten Elektromotor zugeführte Spannung um einen ersten Betrag verringert und die dem zweiten Elektromotor zugeführte Spannung um einen zweiten Betrag erhöht werden, der einem Absolutbetrag des ersten Betrags entspricht. Der zweite Elektromotor kann die Drehmomentabgabe erhöhen, um den Drehmomentabfall des ersten Motors auszugleichen. Der erste Motor kann das abgegebene Drehmoment erhöhen, um den Drehmomentabfall des zweiten Motors auszugleichen. Sobald sich sowohl die erste als auch die zweite Synchronisiervorrichtung im zweiten Gang befinden, können der erste und der zweite Motor die für die gewünschte Fahrzeugbeschleunigung erforderliche Leistung bereitstellen. Auf diese Weise kann die Unterbrechung des Drehmoments während des Schaltvorgangs verringert werden, indem jeweils eine Synchronisiervorrichtung geschaltet wird und der Motor, der nicht der schaltenden Synchronisiervorrichtung entspricht, ein zusätzliches Drehmoment liefert, um den Drehmomentabfall des anderen Motors zu kompensieren und das Schalten der zugehörigen Synchronisiervorrichtung zu ermöglichen.
Das Verfahren 300 beginnt bei 302 mit der Auswertung der Fahrzeugbedingungen, zu denen verschiedene Motorbetriebsbedingungen (z. B. ob das Fahrzeug steht oder sich bewegt), die Gangstellung der Synchronisiervorrichtungen (z. B. sowohl erste als auch zweite Synchronisiervorrichtung in der ersten Zahnradanordnung oder erste Synchronisiervorrichtung in der zweiten Zahnradanordnung und zweite Synchronisiervorrichtung in der ersten Zahnradanordnung), die Fahrzeuggeschwindigkeit, verschiedene Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Ladezustand der Batterie (SOC) usw. gehören können. Die Betriebsbedingungen können von einem oder mehreren Sensoren gemessen werden, die mit einer Steuerung gekoppelt sind, z. B. von Sensoren 128, die mit der Steuerung 126 aus 1 gekoppelt sind, oder kann auf der Grundlage der verfügbaren Daten geschätzt oder abgeleitet werden.
Bei 304 stellt das Verfahren 300 fest, ob ein Fahrzeugstart angefordert wurde. In einem Beispiel kann der Start des Fahrzeugs durch Betätigung eines Gaspedals angefordert werden. Wenn der Start des Fahrzeugs bei 304 nicht angefordert wird, hält das Verfahren 300 bei 305 eine Zahnradanordnung sowohl der ersten als auch der zweiten Synchronisiervorrichtung aufrecht. Das Verfahren 300 kehrt dann zu 302 zurück, um die Fahrzeugbedingungen zu überwachen, bis der Start des Fahrzeugs angefordert wird. Nach der Aufforderung zum Start des Fahrzeugs fährt das Verfahren 300 mit 306 fort, um die erste und die zweite Synchronisiervorrichtung entweder beizubehalten oder auf die erste Zahnradanordnung einzustellen, je nach der in 302 ermittelten Gangposition der Synchronisiervorrichtungen. Die mechanische Leistung kann durch einen ersten mechanischen Leistungspfad fließen, z. B. durch den ersten mechanischen Leistungspfad 220 in 2B.
Bei 308 bestimmt das Verfahren 300, ob eine Hochschaltsequenz angefordert wurde. Die Anforderung der Hochschaltsequenz kann ausgelöst werden, wenn bestimmt wird, dass einer der beiden Motoren ein ausreichendes Drehmoment ohne zusätzliches Drehmoment des anderen der beiden Motoren liefern kann, in einem Beispiel. In einem anderen Beispiel kann die Anforderung ausgelöst werden, wenn die Drehmomentanforderung des Fahrzeugs gering ist. So kann beispielsweise eine geringe Drehmomentanforderung des Fahrzeugs vorliegen, um den entsprechenden Elektromotor in einem effizienteren Arbeitspunkt zu betreiben. In einem dritten Beispiel kann die Anforderung das Ergebnis eines Schaltvorgangs an einer manuellen Schaltung sein. Wird die Hochschaltsequenz nicht angefordert, bleiben sowohl die erste als auch die zweite Synchronisiervorrichtung in der ersten Zahnradanordnung bei 310. Das Verfahren 300 kehrt dann zu 302 zurück, um die Fahrzeugbedingungen zu bewerten.
Wenn bei 308 die Hochschaltsequenz angefordert wird, fährt das Verfahren 300 mit 314 fort, um das Drehmoment des ersten Motors zu verringern und das Drehmoment des zweiten Motors zu erhöhen. In einem Beispiel wird das Drehmoment des ersten Motors um 100 % verringert, damit der erste Motor drehmomentfrei ist und das Schalten möglich wird. Außerdem kann der erste Motor die Geschwindigkeit aktiv anpassen, um die Synchronisiervorrichtung zu unterstützen. Wenn das Drehmoment des ersten Motors abfällt, kann die Drehung der mit dem ersten Motor gekoppelten ersten Getriebeeingangswelle abnehmen, so dass die erste Synchronisiervorrichtung bei 316 in den zweiten Gang schalten und die Drehgeschwindigkeit der ersten Getriebeeingangswelle an die Drehzahl des angeforderten zweiten Gangs anpassen kann. Mit anderen Worten, die erste Synchronisiervorrichtung schaltet von einem niedrigen Drehzahlbereich in einen hohen Drehzahlbereich, indem sie sich von dem ersten festen Zahnrad auf der ersten Getriebeeingangswelle mit einem hohen Übersetzungsverhältnis, wie z. B. 2,78 zu 1, löst und in das zweite feste Zahnrad auf der ersten Getriebeeingangswelle mit einem niedrigen Übersetzungsverhältnis, wie z. B. 1 zu 1, eingreift. In einem anderen Beispiel können das erste und/oder das zweite feste Zahnrad unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse haben. Zusätzlich kann der zweite Elektromotor bei 316 eine Leistungsspitze erreichen, d. h. die Drehmomentabgabe um einen ersten Betrag erhöhen, der dem zweiten Betrag des vom ersten Elektromotor abgegebenen Drehmoments entspricht, um den Drehmomentabfall des ersten Elektromotors zu kompensieren. In einem Beispiel kann die Leistungsspitze des zweiten Elektromotors ein maximales Drehmoment sein, zu dem der zweite Elektromotor unter den aktuellen Betriebsbedingungen fähig ist und das dem Drehmomentabfall des ersten Elektromotors entsprechen kann oder auch nicht.
Bei 318 ermittelt das Verfahren 300, ob die erste Synchronisiervorrichtung in den zweiten Gang geschaltet hat. In einem Beispiel kann die Zahnradanordnung der ersten Synchronisiervorrichtung durch einen Zahnradpositionssensor bestimmt werden, z. B. durch einen der Sensoren 128 aus 1. Wenn die erste Synchronisiervorrichtung nicht in den zweiten Gang geschaltet hat, wiederholt das Verfahren 300 den Versuch, die erste Synchronisiervorrichtung in den zweiten Gang zu schalten, bei 317. Das Verfahren 300 kehrt zu 316 zurück, um die erste Synchronisiervorrichtung in die zweite Zahnradanordnung zu schalten. Wenn bei 318 die erste Synchronisiervorrichtung erfolgreich in den zweiten Gang geschaltet hat, fließt die mechanische Leistung durch einen zweiten mechanischen Leistungspfad, wie z. B. den zweiten mechanischen Leistungspfad 241, der in 2C dargestellt ist. Das Verfahren 300 fährt mit 320 fort, um das Drehmoment des zweiten Motors zu verringern und das Drehmoment des ersten Motors zu erhöhen. Wenn das Drehmoment des zweiten Motors abfällt, kann sich die Drehung der mit dem zweiten Motor gekoppelten zweiten Getriebeeingangswelle verlangsamen, so dass die zweite Synchronisiervorrichtung bei 322 in die zweite Zahnradanordnung schalten und die Drehgeschwindigkeit der zweiten Getriebeeingangswelle an die Drehzahl des angeforderten zweiten Gangs anpassen kann. Mit anderen Worten, die zweite Synchronisiervorrichtung schaltet von dem niedrigen Drehzahlbereich in den hohen Drehzahlbereich, indem sie sich von dem dritten festen Zahnrad auf der zweiten Getriebeeingangswelle mit einem hohen Übersetzungsverhältnis, wie z. B. 2,78 zu 1, löst und in das vierte feste Zahnrad auf der zweiten Getriebeeingangswelle mit einem niedrigen Übersetzungsverhältnis, wie z. B. 1 zu 1, eingreift. Darüber hinaus wird die erste Synchronisiervorrichtung bei 322 in der zweiten Zahnradanordnung gehalten und der erste Motor kann eine Leistungsspitze erreichen, d. h. die Drehmomentabgabe um einen dritten Betrag erhöhen, der einem vierten Betrag des vom zweiten Elektromotor abgegebenen Drehmoments entspricht, um den Drehmomentabfall des zweiten Motors zu kompensieren.
Bei 323 bestimmt das Verfahren 300, ob die zweite Synchronisiervorrichtung in den zweiten Gang geschaltet hat. Wenn die zweite Synchronisiervorrichtung nicht in den zweiten Gang geschaltet hat, wiederholt das Verfahren 300 den Versuch, die zweite Synchronisiervorrichtung in den zweiten Gang zu schalten, bei 321. Das Verfahren 300 kehrt zu 322 zurück, um die zweite Synchronisiervorrichtung in die zweite Zahnradanordnung zu schalten. Wenn die zweite Synchronisiervorrichtung erfolgreich in den zweiten Gang geschaltet hat, fließt die mechanische Leistung durch einen dritten mechanischen Leistungspfad, wie z. B. den dritten mechanischen Leistungspfad 260, der in 2D dargestellt ist. Das Verfahren 300 fährt mit 324 fort.
Wie durch 318 und 323 festgelegt, befinden sich sowohl die erste als auch die zweite Synchronisiervorrichtung im zweiten Gang. Bei 324 können der erste und der zweite Motor Leistung bereitstellen, um das Fahrzeug wie gewünscht zu beschleunigen, wenn der Hochgeschwindigkeitsgang (z. B. der zweite Gang) eingelegt ist, oder um die Fahrzeuggeschwindigkeit beizubehalten. Das Verfahren 300 endet.

Tabelle 1 unten zeigt die Zahnradanordnungen der ersten und zweiten Synchronisiervorrichtungen unter den in Verfahren 300 beschriebenen Bedingungen. Beim Start des Fahrzeugs, wie unter 304 des Verfahrens 300 und weiter in 4 beschrieben, wird der erste mechanische Leistungspfad verwendet, wie in 2B dargestellt. Ein erster Schaltübergangszustand, nachdem die erste Synchronisiervorrichtung bei 318 des Verfahrens 300 in die zweite Zahnradanordnung geschaltet wurde, und wie ferner in 4 beschrieben, verwendet den ersten mechanischen Leistungspfad, wie in 2C dargestellt. Beim Fahren oder Beschleunigen des Fahrzeugs, wie unter 324 des Verfahrens 300 und weiter in 4 beschrieben, wird der dritte mechanische Leistungspfad verwendet, wie in 2D gezeigt. Tabelle 1: Zahnradanordnungen der Synchronisiervorrichtung während der Schaltbedingungen des Fahrzeugs

Bedingung	Erste Synchronisiervorrichtung	Zweite Synchronisiervorrichtung
Fahrzeugstart	Erste Zahnradanordnung	Erste Zahnradanordnung
Erster Schaltübergang	Zweite Zahnradanordnung	Erste Zahnradanordnung
Fahrt oder Beschleunigung des Fahrzeugs	Zweite Zahnradanordnung	Zweite Zahnradanordnung

Da die erste Synchronisiervorrichtung in den zweiten Gang geschaltet wird, während die zweite Synchronisiervorrichtung im ersten Gang verbleibt, und der zweite Motor Spitzenleistung erbringt, um den Drehmomentabfall des ersten Motors während des Schaltens der ersten Synchronisiervorrichtung zu kompensieren, kann die Drehmomentunterbrechung während des Schaltvorgangs verringert werden, da der zweite Motor das fehlende Drehmoment des ersten Motors ausgleicht. Zusätzlich und in entsprechender Weise liefert der erste Motor Spitzenleistung, um den Drehmomentabfall des zweiten Motors beim Schalten der zweiten Synchronisiervorrichtung zu kompensieren, wenn die zweite Synchronisiervorrichtung in die zweite Zahnradanordnung schaltet, nachdem die erste Synchronisiervorrichtung in den zweiten Gang geschaltet hat. Auf diese Weise ist mindestens einer der beiden Elektromotoren eingerückt und liefert ein Drehmoment an das Getriebe und treibt somit das Fahrzeug während des Schaltvorgangs vom ersten in den zweiten Gang an.
4 zeigt ein beispielhaftes Zeitdiagramm 400, das die Schwankungen der Synchronisiervorrichtungszahnräder, des Motordrehmoments und des Fahrzeugdrehmoments während des Schaltvorgangs veranschaulicht. Das Zeitdiagramm kann in einem Getriebe eines E-Antriebs eines Fahrzeugs mit zwei Motoren implementiert werden, z. B. im Getriebe 208 des E-Antriebs 200 aus 2A. Wie in Bezug auf das Verfahren 300 aus 3 beschrieben, schalten die erste und die zweite Synchronisiervorrichtung beim Schalten unabhängig voneinander und nacheinander von der ersten Zahnradanordnung in die zweite Zahnradanordnung. Bei Anforderung des Fahrzeugstarts werden sowohl die erste als auch die zweite Synchronisiervorrichtung auf die erste Zahnradanordnung eingestellt oder in dieser gehalten. Bei einer Hochschaltanforderung, die sich aus einer geringen Drehmomentanforderung des Fahrzeugs, der Bestimmung, dass einer der beiden Elektromotoren das angeforderte Drehmoment unabhängig liefern kann, oder einem manuellen Hochschalten durch einen Fahrer ergeben kann, wird das Drehmoment des ersten Elektromotors verringert, damit die gekoppelte erste Synchronisiervorrichtung in den zweiten Gang schalten kann. Der zweite Elektromotor kann sein maximales Drehmoment abgeben, um den Drehmomentabfall des ersten Elektromotors zu kompensieren und das Gesamtdrehmoment des Fahrzeugs während des Schaltvorgangs ununterbrochen aufrechtzuerhalten. Nachdem die erste Synchronisiervorrichtung in den zweiten Gang geschaltet hat, fällt das Drehmoment des zweiten Motors ab, damit die zweite Synchronisiervorrichtung in den zweiten Gang schalten kann. Der erste Elektromotor kann sein maximales Drehmoment abgeben, um den Drehmomentabfall des zweiten Elektromotors zu kompensieren und das Gesamtdrehmoment des Fahrzeugs während des Gangwechsels ununterbrochen aufrechtzuerhalten. Sobald sich sowohl die erste als auch die zweite Synchronisiervorrichtung im zweiten Gang befinden, können der erste und der zweite Elektromotor das Drehmoment anpassen, um eine Fahrzeuggeschwindigkeitsanforderung zu erfüllen.
Das Zeitdiagramm 400 beinhaltet einen ersten Kurvenverlauf 402, der eine Zahnradanordnung der ersten Synchronisiervorrichtung zeigt, und einen zweiten Kurvenverlauf 404, der eine Zahnradanordnung der zweiten Synchronisiervorrichtung zeigt. Ein dritter Kurvenverlauf 406 zeigt ein vom ersten Elektromotor abgegebenes Drehmoment und ein vierter Kurvenverlauf 408 zeigt ein vom zweiten Elektromotor abgegebenes Drehmoment. Die Synchronisiervorrichtungen und Elektromotoren können wie in 2A beschrieben angeordnet werden und gemäß dem Verfahren 300 aus 3 eingestellt werden. Ein fünfter Kurvenverlauf 410 zeigt das Gesamtdrehmoment des E-Antriebs, z. B. die Summe der Drehmomente des ersten und des zweiten Elektromotors, die im dritten und vierten Kurvenverlauf 406, 408 dargestellt sind, und ein sechster Kurvenverlauf 412 zeigt den Drehmomentbedarf des Fahrzeugs. Bei allen Kurvenverläufen des Zeitdiagramms 400 nimmt die Zeit entlang der x-Achse von der linken zur rechten Seite der Abbildung zu. Die ersten und zweiten Kurvenverläufe 402 und 404 variieren zwischen einer ersten und einer zweiten Zahnradanordnung entlang der y-Achse. Im dritten, vierten und fünften Kurvenverlauf 406, 408 und 410 nimmt das Drehmoment entlang der y-Achse nach oben zu. Im sechsten Kurvenverlauf 412 schwankt die Drehmomentanforderung des Fahrzeugs entlang der y-Achse zwischen hoch und niedrig.
Bei t0 wird der Start des Fahrzeugs angefordert, und die erste und die zweite Synchronisiervorrichtung, die im ersten bzw. zweiten Kurvenverlauf 402 bzw. 404 dargestellt sind, werden auf die erste Zahnradanordnung eingestellt bzw. in dieser gehalten. Beim Start des Fahrzeugs ist die Drehmomentanforderung des Fahrzeugs hoch, wie der sechste Kurvenverlauf 412 zeigt. Der erste und der zweite Elektromotor, die im dritten bzw. vierten Kurvenverlauf 406 bzw. 408 dargestellt sind, können ähnliche Drehmomentleistungen aufweisen. Das im fünften Kurvenverlauf 410 dargestellte Gesamtdrehmoment ist die Summe aus dem dritten und vierten Kurvenverlauf 406, 408.
Bei t1 wird die Hochschaltsequenz angefordert, was das Ergebnis einer geringen Drehmomentanforderung des Fahrzeugs sein kann, wie im sechsten Kurvenverlauf 412 angezeigt, der Bestimmung, dass einer der beiden Elektromotoren das angeforderte Drehmoment unabhängig liefern kann, oder des manuellen Hochschaltens durch einen Fahrer. Zwischen t1 und t2 sinkt das Drehmoment des ersten Elektromotors, das im dritten Kurvenverlauf 406 dargestellt ist, und das Drehmoment des zweiten Elektromotors, das im vierten Kurvenverlauf 408 dargestellt ist, wird erhöht, um den Drehmomentabfall des ersten Elektromotors zu kompensieren, so dass das Gesamtdrehmoment, das im fünften Kurvenverlauf 410 dargestellt ist, von der Zeit t0 bis über die Zeit t4 hinaus auf einem annähernd gleichen Wert gehalten wird, wobei der ungefähre Wert innerhalb eines Drehmomentbereichs liegt, so dass ein Fahrzeugführer eine Änderung des Drehmoments möglicherweise nicht bemerkt. In dem Beispiel aus 4, ist ein Betrag des abfallenden Drehmoments des ersten Elektromotors ist gleich einem Betrag des Drehmomentanstiegs des zweiten Elektromotors. Bei t2 schaltet die erste Synchronisiervorrichtung, die im ersten Kurvenverlauf 402 dargestellt ist, aus der ersten Zahnradanordnung in die zweite Zahnradanordnung. Die im zweiten Kurvenverlauf 404 dargestellte zweite Synchronisiervorrichtung wird in der ersten Zahnradanordnung gehalten, und der im vierten Kurvenverlauf 408 dargestellte zweite Elektromotor liefert eine hohe Drehmomentabgabe, um die niedrige Drehmomentabgabe des im dritten Kurvenverlauf 406 dargestellten ersten Elektromotors zu kompensieren, so dass das im fünften Kurvenverlauf 410 dargestellte Gesamtdrehmoment annähernd auf demselben Wert bleibt. Darüber hinaus bleibt die Drehmomentanforderung des Fahrzeugs niedrig, wie der sechste Kurvenverlauf 412 zeigt.
Bei t3 bereitet das System das Schalten der zweiten Synchronisiervorrichtung, die im zweiten Kurvenverlauf 404 dargestellt ist, von der ersten Zahnradanordnung in die zweite Zahnradanordnung vor, indem das Drehmoment des zweiten Elektromotors, der im vierten Kurvenverlauf 408 dargestellt ist, zwischen t3 und t4 abfällt. Das im dritten Kurvenverlauf 406 dargestellte Drehmoment des ersten Elektromotors steigt an, um den Drehmomentabfall des zweiten Elektromotors zu kompensieren und das Gesamtdrehmoment vom Zeitpunkt t0 bis über den Zeitpunkt t4 hinaus auf einem annähernd gleichen Wert zu halten, wie im fünften Kurvenverlauf 410 dargestellt. Darüber hinaus bleibt die Drehmomentanforderung des Fahrzeugs niedrig, wie der sechste Kurvenverlauf 412 zeigt.
Bei t4 schaltet die zweite Synchronisiervorrichtung, die im zweiten Kurvenverlauf 404 dargestellt ist, aus der ersten Zahnradanordnung in die zweite Zahnradanordnung. Die im ersten Kurvenverlauf 402 gezeigte erste Synchronisiervorrichtung wird in der zweiten Zahnradanordnung gehalten, und die Drehmomentabgabe des ersten und des zweiten Elektromotors, die im dritten bzw. vierten Kurvenverlauf 406 bzw. 408 dargestellt sind, kann ähnlich sein. Nach t4 befinden sich sowohl die erste als auch die zweite Synchronisiervorrichtung, die im ersten bzw. zweiten Kurvenverlauf 402, 404 dargestellt sind, in der zweiten Zahnradanordnung, und der erste und der zweite Elektromotor, die im dritten bzw. vierten Kurvenverlauf 406, 408 dargestellt sind, können das Fahrzeug auf die gewünschte Geschwindigkeit beschleunigen oder die Geschwindigkeit beibehalten. Das im fünften Kurvenverlauf 410 dargestellte Gesamtdrehmoment wird von der Zeit t0 bis über die Zeit t4 hinaus auf einem annähernd gleichen Wert gehalten. Die Drehmomentanforderung des Fahrzeugs bleibt niedrig, wie der sechste Kurvenverlauf 412 zeigt.
Auf diese Weise ermöglicht das sequentielle Schalten der ersten Synchronisiervorrichtung gefolgt von der zweiten Synchronisiervorrichtung von der ersten Zahnradanordnung in die zweite Zahnradanordnung ein zumindest teilweise ununterbrochenes Drehmoment während des Schaltvorgangs, da die Leistung des ersten oder des zweiten Elektromotors angepasst wird, um den Drehmomentabfall des jeweils anderen Elektromotors zu kompensieren, um das Schalten der jeweiligen Synchronisiervorrichtung zu ermöglichen.
So können durch den Einbau von zwei Synchronisiervorrichtungen, von denen jeweils eine mit einer der beiden Energiequellen gekoppelt ist, beide Energiequellen ein Drehmoment über den niedrigen Drehzahlbereich und den hohen Drehzahlbereich erzeugen, indem sie von der ersten auf die zweite Zahnradanordnung umschalten. Außerdem können durch den Verzicht auf Kupplungen die damit verbundenen Fahrzeugkosten gesenkt werden. Die Vorgelegewelle mit der ersten und der zweiten Synchronisiervorrichtung, die in Reihe angeordnet sind, kann mit einem Ausgangszahnradsatz gekoppelt werden, der eine weitere Drehmomentreduzierung über ein kurzes Vorgelege und ein langes Vorgelege ermöglicht, um das Drehmoment an die Anforderungen des Fahrzeugbetriebs anzupassen. Da der nicht mit der Schaltsynchronisiervorrichtung gekoppelte Elektromotor während des Schaltvorgangs den Drehmomentabfall des anderen Elektromotors kompensiert (z. B. kompensiert der zweite Elektromotor den Drehmomentabfall des ersten Elektromotors, wenn die erste Synchronisiervorrichtung von der ersten in die zweite Zahnradanordnung schaltet), kann das Drehmoment während des Schaltvorgangs ununterbrochen sein.
Der technische Effekt der Erhöhung des Drehmoments eines ersten Elektromotors zur Kompensation des Drehmomentabfalls eines zweiten Elektromotors beim Schalten einer gekoppelten zweiten Synchronisiervorrichtung von einer ersten Zahnradanordnung in eine zweite Zahnradanordnung besteht darin, dass eine Belastung der Elektromotoren verringert und die Leistungsökonomie erhöht werden kann.
Die Offenbarung sieht auch die Unterstützung für ein Getriebesystem vor, das eine erste Elektromotor-Eingangswelle mit zwei Zahnrädern umfasst, die eingerichtet, mit einem Paar von Zahnrädern einer ersten Synchronisiervorrichtung auf einer Vorgelegewelle zu kämmen, einen ersten Elektromotor, der mit der ersten Elektromotor-Eingangswelle gekoppelt ist, eine zweite Elektromotor-Eingangswelle mit mindestens einem Zahnrad, das eingerichtet ist, mit einem Zahnrad eines anderen Paares von Zahnrädern einer zweiten Synchronisiervorrichtung auf der Vorgelegewelle zu kämmen, und einen zweiten Elektromotor, der mit der zweiten Elektromotor-Eingangswelle gekoppelt ist, wobei der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor eingerichtet sind, synchron zu arbeiten, um die Drehmomentzufuhr mit jeder der ersten und der zweiten Synchronisiervorrichtung in einer ersten Zahnradanordnung zu erhöhen, und unabhängig voneinander die Drehmomentzufuhr zu verringern, um der jeweiligen ersten oder der zweiten Synchronisiervorrichtung zu ermöglichen, in eine zweite Zahnradanordnung zu schalten. In einem ersten Beispiel des Systems umfasst die zweite Elektromotor-Eingangswelle zwei Zahnräder, die eingerichtet sind, mit dem Zahnradpaar der zweiten Synchronisiervorrichtung zu kämmen. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel einschließt, sind während eines Fahrzeugstartvorgangs, der sich einem maximalen Fahrzeugdrehmoment nähert, befinden sich sowohl die erste als auch die zweite Synchronisiervorrichtung in der ersten Zahnradanordnung. In einem dritten Beispiel des Systems, das wahlweise eines oder beide der ersten und zweiten Beispiele einschließt, wird während eines Fahrbetriebs, der sich der Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs nähert, das Drehmoment sowohl des ersten als auch des zweiten Elektromotors sequentiell verringert, um zu ermöglichen, dass sich sowohl die erste als auch die zweite Synchronisiervorrichtung in der zweiten Zahnradanordnung befinden. In einem vierten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes der ersten bis dritten Beispiele einschließt, werden der erste und der zweite Elektromotor beim Übergang zwischen den Zahnradanordnungen drehzahlgeregelt, wobei die Drehzahlregelung dafür sorgt, dass ein Anstieg der an den zweiten Elektromotor gelieferten Spannung gleich einem Absolutbetrag einer Abnahme der an den ersten Elektromotor gelieferten Spannung ist. In einem fünften Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes der ersten bis vierten Beispiele einschließt, umfasst das System außerdem: einen Getriebeausgangszahnradsatz, der mit der Vorgelegewelle gekoppelt ist. In einem sechsten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes der ersten bis fünften Beispiele einschließt, erzeugt der Ausgangszahnradsatz einen Abfall in der Übertragung, bei dem das vom Getriebe abgegebene Drehmoment geringer ist als das von der Vorgelegewelle in den Ausgangszahnradsatz eingeleitete Drehmoment. In einem siebten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes der ersten bis sechsten Beispiele einschließt, sind die erste und zweite Elektromotor-Eingangswelle und die Vorgelegewelle parallel zueinander angeordnet. In einem achten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes der ersten bis siebten Beispiele einschließt, sind die erste und die zweite Synchronisiervorrichtung des Getriebesystems Doppelsynchronisiervorrichtungen, die eingerichtet sind, die Drehmomentunterbrechung während des Gangwechsels zu reduzieren, ohne hydraulische Kupplungen oder Planetenradsätze einzubeziehen.
Die Offenbarung sieht auch die Unterstützung für ein Kraftübertragungssystem für ein Fahrzeug vor, das einen ersten Elektromotor umfasst, der über eine erste Eingangswelle mit einem ersten Zahnradsatz gekoppelt ist, und einen zweiten Elektromotor, der über eine zweite Eingangswelle mit einem zweiten Zahnradsatz gekoppelt ist, eine gemeinsame Vorgelegewelle, die zwischen und parallel zu der ersten Eingangswelle und der zweiten Eingangswelle angeordnet ist, wobei die gemeinsame Vorgelegewelle eine erste und eine zweite Doppelsynchronisiervorrichtung enthält, die entlang eines ersten Abschnitts der gemeinsamen Vorgelegewelle in Reihe angeordnet und mit der ersten Eingangswelle bzw. der zweiten Eingangswelle gekoppelt sind, und einen Ausgangszahnradsatz, der mit der gemeinsamen Vorgelegewelle an einem zweiten Abschnitt der gemeinsamen Vorgelegewelle gekoppelt ist, wobei der zweite Abschnitt an den ersten Abschnitt angrenzt, wobei der Ausgangszahnradsatz eingerichtet ist, eine Drehmomentabgabe von einem oder mehreren aus dem ersten Elektromotor und dem zweiten Elektromotor über die gemeinsame Vorgelegewelle zu erhalten, wobei die Drehmomentabgabe auf der Grundlage eines selektiven Eingriffs der ersten und der zweiten Doppelsynchronisiervorrichtung mit dem ersten bzw. dem zweiten Elektromotor modifiziert wird. In einem ersten Beispiel des Systems beinhaltet der erste Zahnradsatz ein erstes festes Zahnrad und ein zweites festes Zahnrad, und die erste Doppelsynchronisiervorrichtung koppelt wahlweise mit dem ersten festen Zahnrad oder dem zweiten festen Zahnrad während des Eingriffs der ersten Doppelsynchronisiervorrichtung mit dem ersten Elektromotor. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel einschließt, hat das erste feste Zahnrad ein höheres Übersetzungsverhältnis als das zweite feste Zahnrad, wenn entweder das erste oder das zweite feste Zahnrad mit der ersten Doppelsynchronisiervorrichtung in Eingriff steht. In einem dritten Beispiel des Systems, das optional eines oder beide der ersten und zweiten Beispiele einschließt, enthält der zweite Zahnradsatz ein drittes festes Zahnrad und ein viertes festes Zahnrad, und die zweite Doppelsynchronisiervorrichtung koppelt selektiv mit dem dritten festen Zahnrad oder dem vierten festen Zahnrad, um die zweite Doppelsynchronisiervorrichtung mit dem zweiten Elektromotor in Eingriff zu bringen. In einem vierten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes der ersten bis dritten Beispiele einschließt, hat das dritte feste Zahnrad ein höheres Übersetzungsverhältnis als das vierte feste Zahnrad, wenn entweder das dritte oder das vierte feste Zahnrad mit der zweiten Doppelsynchronisiervorrichtung in Eingriff steht.
Die Offenbarung sieht auch die Unterstützung für ein Verfahren für ein Getriebesystem für ein Elektrofahrzeug vor, das als Reaktion auf eine hohe Drehmomentanforderung während eines Fahrzeugstartvorgangs die Bereitstellung von Leistung von jeweils einem ersten Elektromotor und einem zweiten Elektromotor umfasst, wobei der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor jeweils über eine erste Synchronisiervorrichtung und eine zweite Synchronisiervorrichtung mit einer gemeinsamen Vorgelegewelle gekoppelt sind, und als Reaktion auf eine Abnahme der Drehmomentanforderung nach dem Fahrzeugstartvorgang, das Einstellen einer Drehmomentabgabe an einem mit der gemeinsamen Vorgelegewelle gekoppelten Ausgangszahnradsatz durch Variieren des Eingriffs des ersten Elektromotors und des zweiten Elektromotors mit der gemeinsamen Vorgelegewelle. In einem ersten Beispiel des Verfahrens ist der erste Elektromotor mit einer ersten Getriebeeingangswelle und der zweite Elektromotor mit einer zweiten Getriebeeingangswelle ausgestattet, wobei die erste Getriebeeingangswelle zwei feste Zahnräder und die zweite Getriebeeingangswelle mindestens ein festes Zahnrad aufweist. In einem zweiten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste Beispiel einschließt, wird der erste Elektromotor über eines der beiden festen Zahnräder der ersten Getriebeeingangswelle mit der ersten Synchronisiervorrichtung gekoppelt und der zweite Elektromotor über eines der mindestens einen festen Zahnräder der zweiten Getriebeeingangswelle mit der zweiten Synchronisiervorrichtung. In einem dritten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder beide der ersten und zweiten Beispiele einschließt, beinhaltet das Variieren des Eingriffs des ersten Elektromotors und des zweiten Elektromotors mit der gemeinsamen Vorgelegewelle das Absenken des Drehmoments des ersten Elektromotors und das Schalten der ersten Synchronisiervorrichtung von einer ersten Zahnradanordnung zu einer zweiten Zahnradanordnung, gefolgt vom Absenken des Drehmoments des zweiten Elektromotors und dem Schalten der zweiten Synchronisiervorrichtung von der ersten Zahnradanordnung zur zweiten Zahnradanordnung. In einem vierten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere oder jedes der ersten bis dritten Beispiele einschließt, erhöht der erste Elektromotor die Drehmomentabgabe, um den Drehmomentabfall des zweiten Elektromotors auszugleichen, wenn die zweite Synchronisiervorrichtung aus der ersten Zahnradanordnung in zweite Zahnradanordnung schaltet, und erhöht der zweite Elektromotor die Drehmomentabgabe, um den Drehmomentabfall des ersten Elektromotors auszugleichen, wenn die erste Synchronisiervorrichtung aus der ersten Zahnradanordnung in die zweite Zahnradanordnung schaltet. In einem fünften Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere oder jedes der ersten bis vierten Beispiele einschließt, passen, wenn sich die erste und die zweite Synchronisiervorrichtung in der zweiten Zahnradanordnung befinden, der erste und der zweite Elektromotor die Drehmomentabgabe auf der Grundlage der Fahrzeugbeschleunigung an.
Es sei angemerkt, dass die hierin enthaltenen Beispielroutinen zur Steuerung und Schätzung mit verschiedenen Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offengelegten Steuerungsverfahren und -routinen können als ausführbare Befehle in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert und vom Steuersystem, einschließlich der Steuerung, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Antriebselementen und anderer Hardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere beliebige Verarbeitungsstrategien darstellen, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und Ähnliches. So können die verschiedenen dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge, parallel oder in einigen Fällen auch ohne sie durchgeführt werden. Entsprechend ist auch die Reihenfolge der Verarbeitung nicht zwingend erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern dient nur der besseren Veranschaulichung und Beschreibung. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können je nach der verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch einen Code darstellen, der in den nicht transitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Fahrzeugsteuerungssystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführung der Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Hardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung enthält.
Es versteht sich, dass die hier offengelegten Konfigurationen und Routinen exemplarischen Charakter haben und dass diese spezifischen Ausführungsbeispiele nicht als einschränkend zu betrachten sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie weitere hier offengelegte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
Die folgenden Ansprüche heben insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hervor, die als neuartig und nicht offensichtlich zu betrachten sind. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, ob sie nun einen breiteren, engeren, gleichen oder anderen Geltungsbereich als die ursprünglichen Ansprüche aufweisen, werden ebenfalls als zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gehörig betrachtet.

Claims

Getriebesystem umfassend: eine erste Elektromotor-Eingangswelle mit zwei Zahnrädern, die eingerichtet sind, mit einem ersten Zahnradpaar einer ersten Synchronisiervorrichtung auf einer Vorgelegewelle zu kämmen; einen ersten Elektromotor, der mit der ersten Elektromotor-Eingangswelle gekoppelt ist; eine zweite Elektromotor-Eingangswelle mit mindestens einem Zahnrad, das eingerichtet ist, mit einem Zahnrad eines zweiten Zahnradpaares einer zweiten Synchronisiervorrichtung auf der Vorgelegewelle zu kämmen; und einen zweiten Elektromotor, der mit der zweiten Elektromotor-Eingangswelle gekoppelt ist; wobei der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor eingerichtet sind, synchron zu arbeiten, um die Drehmomentzufuhr mit jeder der ersten und der zweiten Synchronisiervorrichtung in einer ersten Zahnradanordnung zu erhöhen, und unabhängig voneinander die Drehmomentzufuhr zu verringern, damit die jeweilige erste oder zweite Synchronisiervorrichtung in eine zweite Zahnradanordnung schalten kann.
System nach Anspruch 1, wobei die zweite Elektromotor-Eingangswelle zwei Zahnräder umfasst, die eingerichtet sind, mit dem zweiten Zahnradpaar der zweiten Synchronisiervorrichtung zu kämmen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während eines Fahrzeugstartvorgangs, der sich einem maximalen Fahrzeugdrehmoment nähert, sowohl die erste Synchronisiervorrichtung als auch die zweite Synchronisiervorrichtung in der ersten Zahnradanordnung sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während eines Fahrbetriebs, der sich der Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs nähert, sowohl der erste Elektromotor als auch der zweite Elektromotor das Drehmoment sequentiell verringern, um es sowohl der ersten Synchronisiervorrichtung als auch der zweiten Synchronisiervorrichtung zu ermöglichen in der zweiten Zahnradanordnung zu sein.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor beim Übergang zwischen den Zahnradanordnungen drehzahlgeregelt sind, wobei die Drehzahlregelung dafür sorgt, dass ein Anstieg der an den zweiten Elektromotor gelieferten Spannung gleich einem Absolutbetrag einer Abnahme der an den ersten Elektromotor gelieferten Spannung bleibt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen mit der Vorgelegewelle gekoppelten Getriebeausgangsradsatz umfasst.
System nach Anspruch 6, wobei der Ausgangszahnradsatz einen Abfall in der Übertragung erzeugt, bei dem das vom Getriebe abgegebene Drehmoment geringer ist als das von der Vorgelegewelle in den Ausgangszahnradsatz eingeleitete Drehmoment.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Elektromotor-Eingangswelle, die zweite Elektromotor-Eingangswelle und die Vorgelegewelle parallel zueinander angeordnet sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Synchronisiervorrichtung und die zweite Synchronisiervorrichtung des Getriebesystems Doppelsynchronisiervorrichtungen sind, die eingerichtet sind, eine Drehmomentunterbrechung während eines Gangwechsels zu reduzieren, ohne hydraulische Kupplungen oder Planetenradsätze einzubeziehen.
Verfahren für ein Getriebesystem für ein Elektrofahrzeug, das umfasst: als Reaktion auf eine hohe Drehmomentanforderung während eines Fahrzeugstartvorgangs Bereitstellen von Strom von jeweils einem ersten Elektromotor und einem zweiten Elektromotor, wobei der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor jeweils über eine erste Synchronisiervorrichtung und eine zweite Synchronisiervorrichtung mit einer gemeinsamen Vorgelegewelle gekoppelt sind; und als Reaktion auf eine Abnahme der Drehmomentanforderung nach dem Fahrzeugstartvorgang; Einstellen eines Ausgangsdrehmoments an einem mit der gemeinsamen Vorgelegewelle gekoppelten Ausgangszahnradsatz durch Variieren des Eingriffs des ersten Elektromotors und des zweiten Elektromotors mit der gemeinsamen Vorgelegewelle.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der erste Elektromotor mit einer ersten Getriebeeingangswelle und der zweite Elektromotor mit einer zweiten Getriebeeingangswelle eingerichtet ist, und wobei die erste Getriebeeingangswelle zwei feste Zahnräder und die zweite Getriebeeingangswelle mindestens ein festes Zahnrad aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der erste Elektromotor über eines der beiden festen Zahnräder der ersten Getriebeeingangswelle mit der ersten Synchronisiervorrichtung gekoppelt ist und der zweite Elektromotor über eines des mindestens einen festen Zahnrades der zweiten Getriebeeingangswelle mit der zweiten Synchronisiervorrichtung gekoppelt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Variieren des Eingriffs des ersten Elektromotors und des zweiten Elektromotors mit der gemeinsamen Vorgelegewelle ein Absenken des Drehmoments des ersten Elektromotors und ein Schalten der ersten Synchronisiervorrichtung von einer ersten Zahnradanordnung in eine zweite Zahnradanordnung beinhaltet, gefolgt vom Absenken des Drehmoments des zweiten Elektromotors und dem Schalten der zweiten Synchronisiervorrichtung von der ersten Zahnradanordnung in die zweite Zahnradanordnung.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der erste Elektromotor die Drehmomentabgabe erhöht, um den Drehmomentabfall des zweiten Elektromotors auszugleichen, wenn die zweite Synchronisiervorrichtung von der ersten Zahnradanordnung in zweite Zahnradanordnung schaltet, und der zweite Elektromotor die Drehmomentabgabe erhöht, um den Drehmomentabfall des ersten Elektromotors auszugleichen, wenn die erste Synchronisiervorrichtung von der ersten Zahnradanordnung in die zweite Zahnradanordnung schaltet.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei, wenn die erste Synchronisiervorrichtung und die zweite Synchronisiervorrichtung sich in der zweiten Zahnradanordnung befinden, der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor die Drehmomentabgabe auf der Grundlage einer Fahrzeugbeschleunigung einstellen.