DE112009001773B4

DE112009001773B4 - Fahrzeug, Antriebssystem und Verfahren zum Minimieren von parasitären Drehverlusten in einem elektrischen Heckantriebsmotor-Motorsystem

Info

Publication number: DE112009001773B4
Application number: DE112009001773.8T
Authority: DE
Inventors: Farzad Samie; Joel M. Maguire
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2021-07-22
Anticipated expiration: 2029-07-02
Also published as: CN102105717A; WO2010011482A2; DE112009001773T5; CN102105717B; WO2010011482A3; US8011464B2; US20100018786A1

Abstract

Fahrzeug (10), das umfasst:eine erste Antriebsachse;eine zweite Antriebsachse (28) mit einem Paar von Antriebsachsen (28L, 28R);eine Maschine, die dazu ausgebildet ist, die erste Antriebsachse zu drehen, um das Fahrzeug (10) anzutreiben;einen Motor (24) mit einem Rotor (25), wobei der Motor (24) dazu ausgebildet ist, das Paar Antriebsachsen (28L, 28R) jeweils selektiv zu drehen, um das Fahrzeug (10) anzutreiben;ein Untersetzungsgetriebe (14) mit einem Ausgangselement (17) und einem ersten Satz von drehbaren Elementen (14A);ein Differential (18) mit einem zweiten Satz von drehbaren Elementen (18A), wobei das Differential (18) mit dem Ausgangselement (17) des Untersetzungsgetriebes (14) verbunden ist und zum Übertragen eines Drehmoments vom Motor (24) auf das Paar von Antriebsachsen (28L, 28R) konfiguriert ist; undein Paar von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R), die jeweils mit einer anderen des Paars von Antriebsachsen (28L, 28R) verbunden sind;wobei jede des Paars von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) eingerückt werden kann, um das Drehmoment vom Rotor (25) jeweils auf eine andere des Paars von Antriebsachsen (28L, 28R) zu übertragen, wenn der Motor (24) erregt wird; undwobei jede des Paars von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) ausgerückt werden kann, um eine Drehung des Rotors (25) und von jedem des ersten und des zweiten Satzes von drehbaren Elementen (14A, 18A) zu verhindern, wenn der Motor (24) abgeschaltet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug, ein Antriebssystem und ein Verfahren zum Optimieren der Leistung eines Fahrzeugs, das mit einem elektrischen Antriebssystem zum selektiven Antreiben des Fahrzeugs ausgestattet ist.
Im Stand der Technik sind aus der DE 10 2006 050 856 A1 ein Verfahren zum Steuern einer auswählbaren Freilaufkupplung zur Ermöglichung eines Motorbremsens, aus der US 2005 / 0 182 533 A1 ein System zum Begrenzen von plötzlichen Drehmomentänderungen in einem Antriebsstrang, aus der US 2003/0136597 A1 ein System zum Trennen eines elektrischen Antriebsstranges von einen Fahrwerk, aus der US 5 520 272 A eine Vorrichtung zum Verbinden und Trennen von Rädern eines Fahrzeugs mit umschaltbarem Zwei- und Vierradantrieb, aus der US 2007/0278061 A1 eine auswählbare Freilaufkupplung und aus der US 2002/0019284 A1 ein elektrisches Heckantriebs-Motorsystem bekannt.
Fahrzeuge können selektiv unter Verwendung von elektrischer Energie angetrieben werden, um die gesamte Kraftstoffsparsamkeit zu verbessern sowie die Pegel von verschiedenen Fahrzeugemissionen zu verringern. Um ausreichende Mengen an elektrischer Energie zum Antreiben des Fahrzeugs über eine angemessene Reichweite zu speichern, kann eine elektrische Speichervorrichtung oder ESD wie z. B. eine Batterie, ein Batteriesatz oder eine andere elektrochemische Energiespeichervorrichtung verwendet werden, um einen oder mehrere Elektromotoren selektiv zu erregen. Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV), Einsteck-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV), Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEV) oder rein elektrische Fahrzeuge (EV) können die ESD als Quelle zumindest für einen Teil der elektrischen Energie verwenden, die zum Antreiben des Fahrzeugs erforderlich ist.
Für die vorstehend aufgelisteten verschiedenen Fahrzeuge ist die Reichweite des Fahrzeugs im Allgemeinen zur Menge an elektrischer Energie, die innerhalb der ESD gespeichert werden kann, proportional. ESDs wie z. B. Batteriesätze können jedoch signifikantes Gewicht und signifikante Masse zum Fahrzeug beisteuern und können sich daher auf die erhältliche Reichweite und die Gesamtgröße des Fahrzeugs auswirken. Daher ist in bestimmten Fahrzeugkonstruktionen ein zweckgebundener Antriebsmotor mit einer oder mehreren Antriebswellen oder -achsen verbunden. Ein elektrisches Heckantriebsmotor- oder eRDM-System kann beispielsweise selektiv zu verschiedenen Zeitpunkten einer Heckantriebsachse in einem Fahrzeug mit Vorderradantrieb ein Drehmoment verleihen, wobei eine herkömmliche Maschine unabhängig vom Betrieb des eRDM-Systems ein Drehmoment zur Haupt- oder Vorderantriebsachse liefert. Ein Differential kann verwendet werden, um das Motordrehmoment zwischen einem Paar von unabhängig drehbaren Heckantriebsachsen zu verteilen, wobei das Differential geeignet angeordnet ist, um einen vorderen Unterbringungsraum für die potentiell große ESD zuzulassen. Fahrzeugsysteme, die zum elektrischen Antreiben des Fahrzeugs in dieser Weise konfiguriert sind, können als elektrische Antriebsmotorsysteme und insbesondere als elektrische Heckantriebsmotor-Systeme (eRDM-Systeme) bezeichnet werden, wenn das Fahrzeug in einem Fahrzeug mit primärem Vorderradantrieb selektiv von den Heckantriebsachsen angetrieben wird. Obwohl eRDM-Systeme relative Betriebs- und Unterbringungsvorteile gegenüber elektrischen Standardantriebssystemen schaffen, kann die Leistung solcher Systeme unter bestimmten Betriebsbedingungen geringer als optimal bleiben.
Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebssystem gemäß der Erfindung;
2 ist eine Wahrheitstabelle, die den Betrieb eines Paars von auswählbaren Freilaufkupplungen beschreibt, die innerhalb des Systems von 1 verwendbar sind;
3 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform des in 1 gezeigten Systems;
4 ist eine Ablaufplan, der einen Algorithmus oder ein Verfahren zur Verwendung des Systems von 2 und 3 beschreibt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen in allen verschiedenen Figuren gleiche Komponenten darstellen und beginnend mit 1, umfasst ein Fahrzeug 10 einen Satz von Laufrädern 15L, 15R, die mit einer jeweiligen Welle oder Antriebsachse 28L, 28R verbunden sind. Die Bezugsbuchstaben „L“ und „R“ werden nachstehend in Verbindung mit verschiedenen Bezugszeichen verwendet, um auf die jeweilige linke und rechte Seite des Fahrzeugs 10 aus der Perspektive eines Fahrers oder Insassen, der darin sitzt, betrachtet, Bezug zu nehmen. Das Fahrzeug 10 umfasst ein elektronisches Antriebssystem 21, das zum selektiven Antreiben, Betätigen oder anderweitigen Drehen der Antriebsachsen 28L, 28R unabhängig von einer Maschine (nicht dargestellt) ausgelegt ist. Typischerweise liefert das System 21 eine Antriebsenergie zu den Antriebsachsen 28L, 28R, wie z. B. zu einem Satz von Heckantriebsachsen, zu gewissen vorbestimmten Zeiten, wenn zusätzliche Antriebsleistung erforderlich ist, während eine Maschine (nicht dargestellt) die primäre Antriebsenergie zu einer anderen Achse oder einem anderen Satz von Achsen wie z. B. einer Vorderantriebsachse oder Vorderantriebsachsen (nicht dargestellt) liefert.
Wie in der Ausführungsform von 1 gezeigt, kann das System 21 als elektronisches oder elektrisches Heckantriebsmotor-System (eRDM-System) des auf dem Fachgebiet bekannten Typs konfiguriert sein, wobei die Antriebsachsen 28L, 28R Heckantriebsachsen sind. In dieser Konfiguration würde eine Maschine (nicht dargestellt) die primären oder Vorderantriebsachsen (nicht dargestellt) antreiben. Der Fachmann auf dem Gebiet versteht jedoch, dass das System 21 auch zum Drehen einer Vorderachse oder von ähnlich konstruierten Vorderachsen (nicht dargestellt) innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung konfiguriert oder ausgelegt sein könnte, wobei die Maschine (nicht dargestellt) die Heckantriebsachsen in Abhängigkeit von der speziellen Konstruktion des Fahrzeugs 10 antreibt, um eine Vorderrad- oder Allradantriebsfähigkeit bereitzustellen.
Um eine ausreichende Menge an leicht zugänglicher elektrischer Energie bereitzustellen, umfasst das Fahrzeug 10 eine Energiespeichervorrichtung (ESD) 11 wie z. B. eine Nickelcadmium-Batterie, eine Lithiumionen-Batterie, eine Bleisäure-Batterie oder irgendeine andere geeignete elektrische oder elektrochemische Vorrichtungs- oder Batteriekonstruktion, die in der Lage ist, Energie zum Durchführen von Nutzarbeit zu speichern, wie nachstehend beschrieben. Die ESD 11 ist mit einem Elektromotor (M) 24 mit einem Rotor (R) 25 elektrisch verbunden, wobei der Rotor 25 mit einem Eingangselement 16 eines Untersetzungsgetriebes (GS) 14 mechanisch gekoppelt ist. Um den Motor 24 anzutreiben oder zu erregen, verbindet eine elektronische Steuereinheit oder ein Controller 20 mit einem Algorithmus 100 (siehe 3) selektiv die ESD 11 mit dem Motor 24. Der Motor 24 kann als Motor/Generator konfiguriert sein und kann daher zum Wiederaufladen der ESD 11 nach Bedarf konfiguriert sein.
Das Getriebe 14 umfasst einen ersten Satz von drehbaren Elementen 14A, der der Deutlichkeit halber auch als E1 bezeichnet ist, wie z. B. die verschiedenen Planetenräder, Kupplungen und/oder anderen erforderlichen drehbaren Elemente, die zum Herstellen einer gewünschten Anzahl und/oder eines gewünschten Bereichs von Betriebsmodi, Gangeinstellungen oder Zuständen erforderlich sind. Das Getriebe 14 weist auch ein Ausgangselement 17 auf, das als Eingangselement in ein Differential (D) 18 wirkt. Das durch den Motor 24 hervorgebrachte oder erzeugte Drehmoment wird durch das Getriebe 14 auf das Differential 18 übertragen, von dem das Drehmoment schließlich nach Bedarf zwischen den Antriebsachsen 28L, 28R verteilt wird. Das Differential 18 umfasst einen zweiten Satz von drehbaren Elementen 18A, der in 1 auch der Deutlichkeit halber als E2 bezeichnet ist, wie z. B. drehbare Ritzel oder andere Zahnradelemente, die zusammen als Enduntersetzungsmechanismus für das Fahrzeug 10 wirken, und der ermöglicht, dass sich die Antriebsachsen 28L, 28R mit verschiedenen Drehzahlen drehen, wie erforderlich.
Zusätzlich zum Motor 24, Getriebe 14 und Differential 18 umfasst das System 21 ein Paar von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (SOWC-Anordnungen) 30L, 30R, die der Deutlichkeit halber in 1 als S_L bzw. S_R bezeichnet sind. Jede der SOWC-Anordnungen 30L, 30R kann selektiv eingerückt und ausgerückt werden, wie durch den Controller 20 auf der Basis eines vorbestimmten Betriebsmodus, einer vorbestimmten Bedingung oder eines vorbestimmten Zustandes des Fahrzeugs 10 oder von irgendeinem seiner residenten Systeme, wie z. B. dem Motor 24, bestimmt. Ein solcher vorbestimmter Zustand kann unter Verwendung eines Sensors 19, des Algorithmus 100 und/oder einer Kombination der beiden detektiert werden.
Die SOWC-Anordnungen 30L, 30R können als irgendeine Vorrichtung oder irgendein System konfiguriert sein, die / das in der Lage ist, in einer Richtung freizulaufen und in der entgegengesetzten Richtung ein Drehmoment zu halten, wenn sie/es gelöst oder ausgerückt ist, und ein Drehmoment vom Differential 18 auf die Antriebsachsen 28L, 28R zu übertragen, wenn sie/es eingerückt ist. Jede der SOWC-Anordnungen 30L, 30R kann beispielsweise als Rollentyp oder -gestaltung einer SOWC, als Freilauftyp-SOWC-, als Kipphebeltyp-SOWC- oder als Diodentyp-SOWC-Vorrichtung des auf dem Fachgebiet bekannten Typs konfiguriert sein, obwohl die SOWC-Anordnungen 30L, 30L nicht auf die hier aufgelisteten spezifischen SOWC-Konstruktionen begrenzt sein sollen. Ebenso können die SOWC-Anordnungen 28L, 28R unter Verwendung irgendeines geeignet konfigurierten Aktuators 35 (siehe 2) angewendet oder eingerückt werden, der eine elektromechanische Vorrichtung sein kann, die unter Verwendung von Elektrizität angetrieben oder erregt wird, die durch die ESD 11 geliefert wird. Alternativ kann der Aktuator 35 von 3 eine mechanische Vorrichtung sein, die unter Verwendung von Druckfluid angetrieben oder betätigt wird, das durch eine optionale Fluidpumpe (P) 60 zugeführt wird, wie in Durchsicht gezeigt. Eine solche Pumpe 60 kann mit den SOWC-Anordnungen 30R, 30L über einen Fluiddurchgang, ein Rohr, eine Leitung oder einen anderen Kanal 61, der zur Überführung von Hydraulikfluiddruck zu den SOWC-Anordnungen 30R, 30L, wie erforderlich, geeignet ist, verbunden sein.
Mit Bezug auf 2 und unter Bezugnahme auf verschiedene Aspekte oder Elemente des Fahrzeugs 10 von 1 umfasst das System 21 innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung mindestens zwei Betriebsmodi oder -zustände. Der Modus 1 ist irgendein elektronischer Antriebsmodus wie z. B. der vorstehend beschriebene eRDM-Modus, der zum selektiven Antreiben des Fahrzeugs 10 von 1 geeignet ist. Wenn der Controller 20 die Anwesenheit eines vorbestimmten Betriebszustandes, wie z. B. eines Zustandes, in dem der Motor 24 von 1 für den Zweck des Drehens der Antriebsachsen 28L, 28R zum Antreiben des Fahrzeugs 10 erregt oder anderweitig auf den „eingeschalteten Zustand“ befohlen wird, feststellt oder detektiert, werden die SOWC-Anordnungen 30L, 30R unmittelbar eingerückt. Die eingerückten SOWC-Anordnungen 30L, 30R wirken in einer solchen Weise, dass sie ermöglichen, dass ein Drehmoment vom Rotor 25 des Motors 24 auf die Antriebsachsen 28L, 28R über das Getriebe 14 und das Differential 18 übermittelt oder übertragen wird. Ebenso wird der Modus 2 ausgeführt, wenn der Controller 20 feststellt oder detektiert, dass der vorbestimmte Betriebszustand nicht mehr vorhanden ist, wie z. B. dass der Motor 24 nicht mehr erregt, eingeschaltet oder aktiv ist.
Im Modus 2, der auch als Modus zur Verringerung von parasitären Verlusten oder PLR-Modus bezeichnet wird, wie in 2 gezeigt, sind die SOWC-Anordnungen 30L, 30R jeweils ausgerückt oder abgeschaltet, um zu ermöglichen, dass die SOWC-Anordnungen 30L, 30R dadurch in einer Richtung freilaufen und in der anderen Richtung ein Drehmoment verriegeln oder halten. Durch Halten des Drehmoments in der anderen Richtung verhindern die SOWC-Anordnungen 30L, 30R die Drehung von irgendeiner der verschiedenen Komponenten im Getriebe 14, Motor 24 und Differential 18, deren Drehung den Laufrädern 15 (siehe 1) einen unerwünschten Widerstand verleihen könnte, was sich folglich auf die Leistung des Fahrzeugs 10 auswirken würde. Diese Komponenten sind in 1 im Allgemeinen als erster Satz von Elementen 14A des Getriebes 14, als zweiter Satz von Elementen 18A des Differentials 18 und als Rotor 25 des Motors 24 dargestellt. Der erste und der zweite Satz von Elementen 14A und 18A können als verschiedene Zahnradelemente, Kupplungen, Lager usw. des Getriebes 14 bzw. des Differentials 18 veranschaulicht werden.
Mit Bezug auf 3 ist eine mögliche Ausführungsform des Systems 21 von 1 als System 21A gezeigt, wobei nur eine SOWC-Anordnung 30L und nur eine Antriebsachse 28L der Einfachheit halber gezeigt sind. Die nachstehende Beschreibung gilt gleichermaßen für die andere Antriebsachse 28R und die andere SOWC-Anordnung 30R. 3 ist eine schematische Ansicht eines Abschnitts des Fahrzeugs 10 von 1 entlang einer Längsachse „y“ des Fahrzeugs 10 und einer Drehachse „x“ der Antriebsachsen 28L, 28R des Fahrzeugs 10. Wie in 3 gezeigt, ist der Rotor 25 des Motors 24 mit dem Eingangselement 16 des Getriebes 14 verbunden. Das Ausgangselement 17 des Getriebes 14 ist mit einem Abschnitt des zweiten Satzes von Elementen 18A des Differentials 18 (siehe 1) wie z. B. einem Hohlrad, wie gezeigt, starr verbunden, wobei das Drehmoment vom Rotor 25 den zweiten Satz von Elementen 18A dreht. Ein innerer Laufring 27B der SOWC-Anordnung 30L ist selektiv mit einem äußeren Laufring 27A der SOWC-Anordnung 30L verbindbar, wie z. B. über Drehmomenthaltestücke oder -streben, Rollen usw. (nicht dargestellt), wobei der äußere Laufring 27 über mehrere Zähne mit der Antriebsachse 28L verbunden oder verkeilt ist. Ein Laufrad 15 ist mit der Antriebsachse 28L wirksam verbunden.
Wenn der Motor 24 durch die ESD 11 oder durch eine andere geeignete Energiequelle erregt wird, wird ein Aktuator 35 des Systems 21A entlang eines Keils 70 oder alternativ entlang einer Nut, eines Kanals oder eines anderen geeigneten Weges unter Verwendung von elektrischer Energie von der ESD 11, Fluidenergie von der Pumpe 60 (siehe 1) oder unter Verwendung einer anderen geeigneten Energiequelle in der axialen Richtung des Pfeils A bewegt, um dadurch die SOWC-Anordnung 30L vollständig einzurücken. Diese eingerückte Position ist in 3 gezeigt. Der Aktuator 35 kann als Solenoid-Vorrichtung konfiguriert sein, bei der eine Spule 42 aus Draht 42A, die mit einem stationären Element 50 verbunden oder daran angebracht ist, durch die ESD 11 oder eine andere Energiequelle erregt wird, um dadurch ein Magnetfeld zu erzeugen, das zum Bewegen des Aktuators 35 nach Bedarf ausreicht. Der Aktuator 35 und die Spule 42 können auch in einem gemeinsamen Gehäuse (nicht dargestellt) enthalten sein, das schließlich mit dem stationären Element 50 verbunden oder dadurch abgestützt ist. Oder der Aktuator 35 kann in einer Ausführungsform unter Verwendung eines herkömmlichen Fluidbetätigungsverfahrens als Kolbenvorrichtung konfiguriert sein, bei der die Pumpe 60 von 1 eine Fluidkraft über einen Kanal 61 liefert, um den Aktuator 35 nach Bedarf zu bewegen.
Die SOWC-Anordnung 30L kann als beliebige Freilauf-Drehmomenthaltevorrichtung konfiguriert sein, die zum Erreichen der zwei vorstehend mit Bezug auf 2 beschriebenen Modi geeignet ist. Ungeachtet dessen, wie die SOWC-Anordnung 30L schließlich konfiguriert ist, ist eine Auswahlvorrichtung 38 zwischen den Laufringen 27A und 27B enthalten oder angeordnet, wobei der Laufring 27 durch ein Lager 31 radial abgestützt oder vorbelastet ist. Die Auswahlvorrichtung 38 wird durch die axiale Bewegung des Aktuators 35 gedreht, um dadurch die SOWC-Anordnung 30L einzurücken und auszurücken. Insbesondere wenn die SOWC-Anordnung 30L als Vorrichtung vom Rollentyp oder Freilauftyp des auf dem Fachgebiet bekannten Typs konfiguriert ist, kann die Auswahlvorrichtung 38 ein Rollenkäfig sein, der mehrere geeignet geformte und/oder bemessene Rollen bzw. Klemmkörper (nicht dargestellt) enthält. Wenn die SOWC-Anordnung 30L als Vorrichtung vom Diodentyp oder Kipphebeltyp des auf dem Fachgebiet bekannten Typs konfiguriert ist, kann die Auswahlvorrichtung 38 ebenso eine Auswahlplatte mit mehreren Fenstern sein, die jeweils ein geeignet geformtes und/oder bemessenes und orientiertes Drehmomenthaltestück oder eine Drehmomenthaltesstrebe (nicht dargestellt) enthalten.
Wenn jedoch der Aktuator 35 erregt wird, verbindet das Einrücken der SOWC-Anordnung 30L durch Bewegen des Aktuators 35 in der Richtung des Pfeils A in die in 3 gezeigte Position den Rotor 25, das Getriebe 14 und den Differentialabschnitt oder einen zweiten Satz von Elementen 18A mit der Antriebsachse 28L, so dass sich diese Komponenten in Ansprechen auf das vom Motor 24 gelieferte Drehmoment gemeinsam drehen. Das heißt, das Drehmoment vom Motor 24 wird durch die SOWC-Anordnung 30L direkt auf die Antriebsache 28L übertragen, um dadurch das damit verbundene Laufrad 15 zu drehen. Um die SOWC-Anordnung 30L auszurücken, wird die elektrische Energie von der ESD 11 abgetrennt oder abgeschaltet oder die Pumpe 60 von 1 wird abgetrennt oder abgeschaltet, was ermöglicht, dass sich der Aktuator 35 in der Richtung des Pfeils R bewegt, um dadurch in seine anfängliche oder ausgerückte Position zurückzukehren, wie durch die Linie D dargestellt. Die Bewegung des Aktuators 35 zur Linie D ermöglicht, dass die SOWC-Anordnung 30L das Drehmoment in einer Richtung hält und in der anderen freiläuft, was folglich verhindert, dass sich der erste und der zweite Satz von Elementen 14A und 18A und der Rotor 25 in der Richtung drehen, in der das Drehmoment verriegelt oder gehalten wird, wodurch parasitäre Drehverluste im System 21A minimiert werden, wenn das System 21A nicht erregt wird oder läuft.
Mit Bezug auf 4 und 1 zusammen befindet sich das Verfahren oder der Algorithmus 100 zum Minimieren von parasitären Drehverlusten im Fahrzeug 10 im Controller 20 von 1 oder ist für diesen leicht zugänglich. Der Algorithmus 100 beginnt mit Schritt 102, in dem das System 21 von 1 initialisiert wird. Die Initialisierung kann irgendein Prozess oder Unterprozess sein, der das System 21 durch Entleeren oder Löschen von irgendwelchen Werten von vorher aufgezeichneten Messungen auf Null setzt, um sicherzustellen, dass die SOWC-Anordnungen 30L, 30R von 1 vollständig ausgerückt oder gelöst sind. Schritt 102 kann beim Start des Fahrzeugs 10 ausgeführt werden, während das Fahrzeug 10 vor dem Anfahren in Ruhe bleibt. Der Algorithmus 100 geht dann zu Schritt 104 weiter.
In Schritt 104 sammelt der Algorithmus 100 Daten oder Messungen, die in 4 als Variable X dargestellt sind, in Bezug auf einen vorbestimmten Betriebszustand des Systems 21, und speichert dann vorübergehend diese Werte im Speicher (nicht dargestellt). Der Controller 20 kann beispielsweise den Sensor 19 von 1 verwenden, um verschiedene Größen oder Werte des Systems 21, die einem Ein/Aus-Zustand des Motors 24 oder irgendeinen anderen Zustand, der angibt, dass dem System 21 befohlen wird, das Fahrzeug 10 aktiv anzutreiben, wie vorstehend beschrieben, entsprechen, zu messen oder zu detektieren. Solche Größen oder Werte könnten eine elektrische Spannung und/oder einen elektrischen Strom, die/der von der ESD 11 zum Motor 24 geliefert wird, eine Größe oder einen Wert eines Motorsteuersignals vom Controller 20 zum Motor 24 und/oder eine andere geeignete Größe oder einen anderen geeigneten Motorsteuerwert umfassen, ohne darauf begrenzt zu sein. Der Algorithmus 100 geht dann zu Schritt 106 weiter.
In Schritt 106 vergleicht der Algorithmus 100 die in Schritt 104 gesammelten Größen oder Werte mit entsprechenden Schwellenwerten, um festzustellen, ob der vorbestimmte Betriebszustand vorliegt. Wenn der vorbestimmte Betriebszustand vorliegt, geht der Algorithmus 100 zu Schritt 110 weiter, ansonsten geht der Algorithmus 100 zu Schritt 108 weiter.
Wenn die SOWC-Anordnungen gegenwärtig noch nicht ausgerückt sind, kann der Algorithmus 100 in Schritt 108 die SOWC-Anordnungen 30L, 30R ausrücken, wie vorstehend beschrieben, wie z. B. durch Trennen des Aktuators 35 von entweder der ESD 11 oder der Pumpe 60 von 1, oder ansonsten Abschalten der SOWC-Anordnungen 30L, 30R, so dass die SOWC-Anordnungen 30L, 30R in ihre anfängliche oder ausgerückte Position zurückkehren können. Der Algorithmus 100 wiederholt dann Schritt 104, wie vorstehend dargelegt.
In Schritt 110 rückt der Algorithmus 100 die SOWC-Anordnungen 30, d. h. die SOWC-Anordnungen 30L, 30R, wie vorstehend beschrieben, ein, wie z. B. durch Erregen des Aktuators 35 unter Verwendung entweder der ESD 11 oder der Pumpe 60 in Abhängigkeit von der Konfiguration der SOWC-Anordnungen 30L, 30R. Sobald sie eingerückt sind, können die SOWC-Anordnungen 30L, 30R ein Drehmoment vom Rotor 25 auf die Antriebsachsen 28L, 28R übertragen, wie vorstehend dargelegt.
Obwohl die besten Arten zur Ausführung der Erfindung im Einzelnen beschrieben wurden, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche.

Claims

Fahrzeug (10), das umfasst: eine erste Antriebsachse; eine zweite Antriebsachse (28) mit einem Paar von Antriebsachsen (28L, 28R); eine Maschine, die dazu ausgebildet ist, die erste Antriebsachse zu drehen, um das Fahrzeug (10) anzutreiben; einen Motor (24) mit einem Rotor (25), wobei der Motor (24) dazu ausgebildet ist, das Paar Antriebsachsen (28L, 28R) jeweils selektiv zu drehen, um das Fahrzeug (10) anzutreiben; ein Untersetzungsgetriebe (14) mit einem Ausgangselement (17) und einem ersten Satz von drehbaren Elementen (14A); ein Differential (18) mit einem zweiten Satz von drehbaren Elementen (18A), wobei das Differential (18) mit dem Ausgangselement (17) des Untersetzungsgetriebes (14) verbunden ist und zum Übertragen eines Drehmoments vom Motor (24) auf das Paar von Antriebsachsen (28L, 28R) konfiguriert ist; und ein Paar von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R), die jeweils mit einer anderen des Paars von Antriebsachsen (28L, 28R) verbunden sind; wobei jede des Paars von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) eingerückt werden kann, um das Drehmoment vom Rotor (25) jeweils auf eine andere des Paars von Antriebsachsen (28L, 28R) zu übertragen, wenn der Motor (24) erregt wird; und wobei jede des Paars von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) ausgerückt werden kann, um eine Drehung des Rotors (25) und von jedem des ersten und des zweiten Satzes von drehbaren Elementen (14A, 18A) zu verhindern, wenn der Motor (24) abgeschaltet wird.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, wobei jede des Paars von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) einen Aktuator (35) und eine Auswahlvorrichtung (38) umfasst, wobei der Aktuator (35) zum Bewegen in einer axialen Richtung in Kontakt mit der Auswahlvorrichtung (38) konfiguriert ist, um dadurch die Auswahlvorrichtung (38) zum Einrücken einer jeweiligen des Paars von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) zu drehen.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 2, das ferner eine elektrische Speichervorrichtung (11) umfasst, wobei der Aktuator (35) eine Solenoid-Vorrichtung mit einer Spule (42) und einem beweglichen Tauchkolbenabschnitt ist, der sich in der axialen Richtung bewegt, wenn die Spule (42) durch die elektrische Speichervorrichtung (11) erregt wird.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, wobei das Paar von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus auswählbaren Freilaufkupplungen vom Rollentyp, vom Kipphebeltyp, vom Freilauftyp und vom Diodentyp besteht.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, das ferner eine Pumpe (60) umfasst, wobei der Aktuator (35) einen beweglichen Kolben umfasst, der sich in Ansprechen auf einen durch die Pumpe (60) gelieferten Fluiddruck in der axialen Richtung bewegt.
Antriebssystem (21) zum selektiven Drehen einer Heckantriebsachse, die ein Paar von Antriebsachsen (28L, 28R) umfasst, eines Fahrzeugs (10), welches eine Maschine zum Antreiben einer Vorderantriebsachse umfasst, mit einem Getriebe (14) mit einem ersten Satz von drehbaren Elementen (14A) und einem Differential (18) mit einem zweiten Satz von drehbaren Elementen (18A), wobei das Antriebssystem (21) umfasst: einen Motor (24) mit einem Rotor (25); ein Paar von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnung (30L, 30R), die jeweils mit einer anderen des Paars von Antriebsachsen (28L, 28R) verbunden sind, wobei jede des Paars von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) zum Übertragen eines Drehmoments vom Rotor (25) auf eine jeweilige des Paars von Antriebsachsen (28L, 28R), wenn die jeweilige auswählbare Freilaufkupplungsanordnung (30L, 30R) eingerückt ist, und zum Verhindern einer Drehung des Rotors (25) und von jedem des ersten und des zweiten Satzes von drehbaren Elementen (14A, 18A), wenn das Paar von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) ausgerückt ist, konfiguriert ist; und einen Controller (20), der zum Detektieren der Anwesenheit eines vorbestimmten Betriebszustandes des Antriebssystems (21) und zum selektiven Einrücken des Paares von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) nur dann, wenn der vorbestimmte Betriebszustand detektiert wird, konfiguriert ist.
Antriebssystem (21) nach Anspruch 6, wobei das Paar von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) ein Paar von identischen auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) umfasst, die jeweils zum Übertragen eines Teils des Drehmoments vom Motor (24) auf eine andere des Paars von Antriebsachsen (28L, 28R) konfiguriert sind.
Antriebssystem (21) nach Anspruch 6, wobei der vorbestimmte Betriebszustand des Antriebssystems (21) ein Schwellenwert-Steuersignal, eine Schwellenspannung und/oder einen elektrischen Schwellenstrom umfasst.
Antriebssystem (21) nach Anspruch 6, wobei das Paar von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus auswählbaren Freilaufkupplungen vom Kipphebeltyp, vom Freilauftyp, vom Rollentyp und vom Diodentyp besteht.
Antriebssystem nach Anspruch 9, wobei jede des Paars von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) eine auswählbare Freilaufkupplung vom Rollentyp mit einem Rollenkäfig und einem Solenoid-Aktuator (35) mit einer Spule (42) und einem beweglichen Tauchkolbenabschnitt umfasst, und wobei der Controller (20) zum Einrücken der auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) durch Erregen der Spule (42), um ein Magnetfeld zu induzieren, konfiguriert ist, wodurch der bewegliche Tauchkolbenabschnitt mit dem Rollenkäfig in Kontakt bewegt wird, um die auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) einzurücken.
Verfahren (100) zum Minimieren von parasitären Drehverlusten in einem elektrischen Heckantriebsmotor-Motorsystem (21), das zum Drehen eines Paars von Heckantriebsachsen (28L, 28R) in einem Fahrzeug (10), welches eine von einer Maschine angetriebene Vorderachse aufweist,konfiguriert ist, wobei das elektrische Heckantriebsmotor-Motorsystem (21) einen Elektromotor (24), ein Untersetzungsgetriebe (14) mit einem ersten Satz von drehbaren Elementen (14A) und ein Differential (18) mit einem zweiten Satz von drehbaren Elementen (18A) aufweist, wobei das Verfahren (100) umfasst: Feststellen, ob der Elektromotor (24) eingeschaltet oder ausgeschaltet ist; Einrücken eines Paars von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R), wenn der Elektromotor (24) eingeschaltet ist, um dadurch ein Drehmoment vom Elektromotor (24) auf das Paar von Heckantriebsachsen (28L, 28R) zu übertragen; und Ausrücken des Paars von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R), um dadurch eine Drehung eines Rotorabschnitts (25) des Motors (24) und des ersten und des zweiten Satzes von drehbaren Elementen (14A, 18A) zu verhindern, wenn der Elektromotor (24) ausgeschaltet ist.
Verfahren (100) nach Anspruch 11, wobei das Paar von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) einen Aktuator (35) umfasst, der zum Drehen einer Auswahlvorrichtung (38) ausgelegt ist, die mehrere Drehmomenthaltestücke enthält; und wobei das Einrücken des Paars von auswählbaren Freilaufkupplungsanordnungen (30L, 30R) das Bewegen des Aktuators (35) in einer axialen Richtung in Kontakt mit der Auswahlvorrichtung (38) umfasst, um dadurch die Auswahlvorrichtung (38) zu drehen.
Verfahren (100) nach Anspruch 12, wobei die Auswahlvorrichtung (38) entweder eine Auswahlplatte oder ein Rollenkäfig ist.
Verfahren (100) nach Anspruch 12, wobei der Aktuator (35) einen Tauchkolbenabschnitt und eine Spule (42) umfasst, und wobei das Bewegen des Aktuators (35) das Erregen der Spule (42) umfasst, um dadurch ein Magnetfeld zu induzieren und dann unter Verwendung des Magnetfeldes den Aktuator (35) zu bewegen.
Verfahren (100) nach Anspruch 12, wobei der Aktuator (35) ein Kolben ist und wobei das Bewegen des Aktuators (35) das Zuführen eines Fluiddrucks von einer Pumpe (60) zum Kolben umfasst, um dadurch den Kolben mit der Auswahlvorrichtung (38) in Kontakt zu bewegen.