WO2022126161A1 - Method for controlling an electrified steering and drive system - Google Patents

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WO2022126161A1
WO2022126161A1 PCT/AT2021/060470 AT2021060470W WO2022126161A1 WO 2022126161 A1 WO2022126161 A1 WO 2022126161A1 AT 2021060470 W AT2021060470 W AT 2021060470W WO 2022126161 A1 WO2022126161 A1 WO 2022126161A1
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electric
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Martin Huber
Gerhard Skoff
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Avl List Gmbh
Avl Commercial Driveline & Tractor Engineering Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an electrified steering and drive system for a vehicle with two tracks and wheel side steering, which has drive elements for track chains or for wheels, a transfer gear, and two drive shafts, a first drive shaft having a drive element of one track and one first electric machine is or can be connected in a torque-transmitting manner and a second drive shaft is or can be connected in a torque-transmitting manner to a drive element of the other track and a second electric machine, and wherein both drive shafts are connected in a torque-transmitting manner to the transfer gear, and wherein the transfer gear has two planetary gears, each with the elements sun gear, Has planet carrier and ring gear, wherein two identical first elements of the two planetary gears are each connected to transmit torque with one of the two drive shafts, with two identical second elements of the two plan Etentrieb are rotatably connected to each other, and wherein a third element of a planetary gear with a third electric machine is torque-transmitting connected and an equal third element of the
  • a drive device therefore drives the drive chain on the outside of the curve at a higher speed than the chain on the inside of the curve and thus also takes on the steering function of the vehicle in addition to the drive task.
  • the tracks of the two vehicles are generally driven in opposite directions.
  • Such a type of steering and drive system is used in particular in vehicles in which an Ackermann steering is not possible. These are in particular tracked vehicles such as excavators or snow vehicles, but also wheel-driven vehicles such as wheeled tanks.
  • the document WO 2005/054041 discloses an electric steering and drive system for a vehicle with side wheel steering with drive elements for track chains or for wheels with two drive shafts, the first end of which is connected to the drive element of each side of the vehicle and the second end is connected to a differential gear arrangement and at least one traction motor, which is connected to at least one of the two drive shafts, and an electric steering drive, which is drive-connected to the differential gear arrangement, characterized in that the traction motors and steering drives can be supplied with electricity from at least two energy sources that are independent of one another.
  • Document EP 1 506 905 A1 discloses a drive configuration for a skid steered vehicle, comprising: a pair of drive motors, a pair of drive members for engagement with a pair of tracks or wheels of such a vehicle, a controlled differential, comprising: a pair of epicyclic gear systems, from each having a sun gear, planet gears carried by a planet carrier, and a ring gear, the planet carriers being connected to each other via a shaft passing through the sun gears such that the planet carriers rotate together, and a steering motor so coupled is that relative rotation between sun gears is in opposite directions, with each drive motor coupled between a respective drive member and a respective ring gear.
  • the steering motor acting on the controlled differential, controls the relative speed of the two drive motors and hence the relative speed of the two tracks or wheels, and in this way effects a steering function.
  • the motor shafts act as a drive cross shaft and transmit a regenerative steering force. This means that when braking, the braking force is transferred from the inner chain to the outer chain.
  • a first aspect of the invention relates to a method for controlling an electric steering and drive system for a vehicle with two lanes and wheel side steering, which has drive elements for track chains or for wheels, a transfer gear, and two drive shafts, a first drive shaft having a drive element of one track and a first electric machine is or can be connected in a torque-transmitting manner and a second drive shaft is or can be connected in a torque-transmitting manner to a drive element of the other track and a second electric machine, and both drive shafts are connected to the transfer gear in a torque-transmitting manner, and the transfer gear, in particular arranged mirror-symmetrically , Planetary gear, each with the elements sun gear, planet carrier, which carries the planet gears, and ring gear, with two identical first elements of the two planetary gears, each with one of the two drive shafts dr are connected in a torque-transmitting manner, with two identical second elements of the two planetary gears being connected to one another in a torque-proof manner, and with a third
  • a second aspect of the invention relates to a system for controlling an electric steering and drive system for a vehicle with two lanes and wheel side steering, which has drive elements for drive chains or for wheels, a transfer gear, and two drive shafts, a first drive shaft having a drive element of one track of a first electric machine is or can be connected in a torque-transmitting manner and a second drive shaft is or can be connected in a torque-transmitting manner to a drive element of the other track and a second electric machine, and both drive shafts are connected to the transfer gear in a torque-transmitting manner, and the transfer gear has two, in particular the mirror-symmetrically arranged one , Planetary gear, each with the sun gear elements, planetary gear carrier has a ring gear, with two identical first elements of the two planetary gears each being connected in a torque-transmitting manner to one of the
  • a third aspect of the invention relates to an electric steering and propulsion system for a vehicle with two lanes and wheel side steering with a system for controlling an electric steering and propulsion system for a vehicle.
  • Speed-controlled within the meaning of the invention means that a controlled variable, ie the variable that is adjusted as the output variable of the respective electric machine, is a speed.
  • An input variable or setting variable, ie a variable by means of which the respective electric machine is controlled can be both a target value for the rotational speed and a target value for a torque.
  • Torque-controlled within the meaning of the invention means that the controlled variable, ie the variable that is adjusted as the output variable of the respective electric machine, is a torque.
  • An input variable or setting variable, with which the respective electric machine is controlled can also be a target value for a speed or a target value for a torque.
  • Torque-transmitting connected within the meaning of the invention preferably means rotationally test-connected and/or power-conserving-transmitting connected.
  • a semi-rigid coupling within the meaning of the invention is preferably used to connect two axles or shafts that are not perfectly aligned. Such a coupling is preferably free of play in the direction of rotation, but compensates for a shaft misalignment.
  • the invention is based on the approach of realizing the steering function of the electrical steering and drive system via two of the three electrical machines, in particular the first and the second electrical machine, i.e. those electrical machines which are assigned to the drive shafts.
  • the two electric machines are speed-controlled.
  • the remaining, in particular third, electric machine which acts on the transfer gear and is generally used in systems of the prior art as a so-called steering motor to adjust the speed differences between a first drive shaft and a second drive shaft, is used in the operating method according to the invention and the invention Control system preferably not used to control the speeds of the first drive shaft and the second drive shaft for the steering function.
  • the speed that occurs at the remaining, in particular the third, electric machine based on speed values at the first drive shaft and the second drive shaft is treated as a predetermined boundary condition.
  • the remaining, in particular third, electric machine is torque-controlled, in particular exclusively, ie it is controlled in such a way that a specific support torque or no support torque is provided by it.
  • This allows a defined power distribution or a defined load distribution between the two electric machines, in particular the first electric machine and the second electric machine, and preferably also the remaining, in particular third, electric machine to be adjusted.
  • the third electric machine can also contribute to power distribution or load distribution.
  • the method according to the invention and the control system can be used, for example, to relieve an electric machine on the outside of a bend, which has to generate more power than an electric machine on the inside of a bend. This is achieved by providing a support torque through the third electric machine. In this way it can be avoided that the electric machine on the inside of the curve has to be operated in a generator mode in order to reduce a braking power of the drive element on the inside of the curve. This braking power can be transported via the transfer gear and used on the drive element on the outside of the curve. This relieves the load on the electric machine on the outside of the curve.
  • the two planetary gears are preferably asymmetrical, i.e. the third input of the transfer gear - in addition to the two inputs with which the two input shafts are each connected in a torque-transmitting manner - acts on only one element of one of the two planetary gears, whereas the same element of the other planetary gear is fixed to the housing .
  • a doubling of the speed at the third input can be achieved.
  • a third electric machine can thus be connected to this input, the nominal operating range of which in relation to the speed is approximately twice as high as without the arrangement according to the invention.
  • the steering and drive system is less susceptible to tolerances and easier to store.
  • this element acts as a fixed point fixed to the housing.
  • the power and/or load distribution is specified in such a way as to optimize the efficiency of the electric steering and drive system and/or to optimize thermal distribution between at least the first electric machine and the second electric machine, in particular between all of them regulate three electric machines and/or to relieve the first electric machine or the second electric machine.
  • the first electric machine and the second electric machine for example, are operated at preferred operating points by controlling or regulating the steering and drive system under the specification of boundary conditions in relation to these criteria.
  • the third electric machine is operated without a load if the specified power and/or load distribution does not provide for a power flow between the first drive shaft and the second drive shaft, and the third electric machine is operated in such a way that it generates a support torque provides when the predetermined power and / or load distribution provides a power flow between the first drive shaft and the second drive shaft.
  • an effective direction of the support torque depends on a predetermined direction of a power flow between the first drive shaft and the second drive shaft.
  • Different power and/or load distributions can therefore be implemented quickly by setting a support torque by the third electric machine.
  • the third machine determines the torque based on the speeds and thus regulates the power flow. For example, at reverse speeds (driving backwards), the torque must also reverse in order to get power flow in the same direction as when driving forwards.
  • the direction of the power flow is determined by the effective direction of the support torque of the third electric machine. More preferably, the speeds of the first drive shaft and the second drive shaft are set exclusively via the speeds of the first and second electric machines.
  • the third electric machine is operated without load if the first electric machine and the second electric machine are controlled in such a way that the drive shafts rotate at the same speed.
  • the power required at the respective drive element must be provided directly by the corresponding electric machine. With the same power requirement, this leads to the same power distribution on the first and second electric machines.
  • the third electric machine is operated in such a way that it provides a support torque when the first electric machine and the second electric machine are controlled in such a way that the drive shafts rotate at the same speed and there is an uneven power requirement at the Drive elements is specified.
  • a desired power flow between the two drive shafts via the transfer gear is set by the support torque, and a desired, preferably uniform, power distribution between the first and the second electric machine is realized.
  • the third electric machine is operated without a load when the first electric machine and the second electric machine be regulated in such a way that the drive shafts rotate at different speeds and no power flow between the first drive shaft and the second drive shaft is specified.
  • the third electric machine is operated in such a way that it provides a support torque when the first electric machine and the second electric machine are controlled in such a way that the drive shafts have different speeds and a power flow between the first Drive shaft and the second drive shaft is specified, in particular from that drive shaft, which rotates at a lower speed, to that drive shaft, which rotates at a higher speed. Since the third electric machine has a speed in this case, it also brings power into the system and contributes to the power balance.
  • This operating strategy for the steering and drive system can be used to balance the power and/or load distribution between all three electric machines while the vehicle is cornering
  • the third electric machine is operated in such a way that it provides power itself in order to set a power distribution that is not necessarily uniform between the first electric machine, the second electric machine and the third electric machine.
  • the electric machines can operate at a preferred operating point and the efficiency of the electric steering and drive system can thus be optimized and/or a desired thermal distribution can be adjusted and/or the first or second electric machine can be relieved in a targeted manner.
  • a power contribution from the third electric machine is selected in such a way that a uniform power and/or load distribution is established between the first electric machine and the second electric machine.
  • a power contribution of the third electric machine is selected in such a way that none of the three electric machines exceeds their maximum possible torque and/or their maximum possible power. As a result, damage to the individual electric machines can be avoided.
  • a power contribution of the third electric machine is selected in such a way that, when one of the two drive shafts of the vehicle is operated in braking mode, the third machine is operated in such a way that the torque generated by it depends on the amount and corresponds in terms of effective direction to a braking torque on this drive shaft. In this way, a recuperation operation of the electric machine, which transmits torque directly with this drive shaft, can be avoided.
  • the first elements are the planetary carriers and the second elements are the ring gears, so that the two planetary gear carriers of the two planetary gears are each connected to the drive shaft of one of the two tracks in a torque-transmitting manner and the two ring gears of the two planetary gears are connected to one another in a torque-proof manner .
  • the electric machines have sensors with which they can be thermally monitored. Such sensors can preferably be used to regulate the electric machines in such a way that a thermal load can be distributed in a defined manner over the electric machines.
  • control means are set up to determine the power consumed by the electric machines.
  • control means can determine the voltage and current flow on at least one of the electrical machines.
  • FIG. 1 shows a vehicle with two lanes and lateral wheel steering
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a control scheme for an electric steering and drive system for a vehicle with two lanes and side-wheel steering
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of an electric steering and drive system for a vehicle with two lanes and wheel side steering
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of an electric steering and drive system for a vehicle with two lanes
  • FIG. 5 shows a third exemplary embodiment of an electric steering and drive system for a vehicle with two lanes
  • FIG 1 shows an excavator 31.
  • Such an excavator 31 generally has two tracks and is driven by means of chains which run on drive elements.
  • the steering is accomplished by means of a so-called lateral wheel steering.
  • the two chains rotate at different speeds and possibly even in different directions.
  • the drive elements 3 are generally part of an electric steering and drive system.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a control scheme for such an electric steering and drive system 18 for a vehicle with two lanes and side-wheel steering, which is illustrated in detailed exemplary embodiments in FIGS.
  • the devices shown in Fig. 2 are a first drive element 3, which would be assigned to one lane in a two-track vehicle, a second drive element 4, which would be assigned to the other lane in a two-track vehicle, a first drive shaft 1, which is connected to the first drive element 3 torque transmitting is connected, a second drive shaft 2, which is connected to the second drive element 4 in a torque-transmitting manner, wherein the two drive shafts 1, 2 are each connected to a first input and a second input of the transfer gear 9 and are also connected to one another via the transfer gear 9, if the third electric machine 11 provides a support torque, a first drive machine 7 and a second drive machine 8, which are each connected to the first drive shaft 1 and the second drive shaft 2 in a torque-transmitting manner, and a third electric machine 11, which is connected to a third input of the transfer gear 9 is torque-transmitting connected.
  • sensors 26, 27, 28 are shown in FIG. 2, which can determine actual values on the electric machines by measuring, in particular actual values of the respectively controlled variables.
  • the current intensity and voltage at the electrical machines 7, 8, 11 can preferably be detected in order to determine component performances for power distribution. Additional measuring equipment can be available for this purpose - or the sizes of characteristic curves of the components can be deduced.
  • thermal sensors can be present on or in the electrical machines 7, 8, 11 for thermal regulation.
  • Both the sensors 26, 27, 28 and other measuring means and sensors as well as the electrical machines 7, 8, 11 are signal-connected to a controller which has control means 25, as indicated by the dashed lines.
  • a means within the meaning of the invention can be configured as hardware and/or software and in particular a processing unit (CPU) and/or a or have several programs or program modules.
  • the CPU can be designed to process commands that are implemented as a program stored in a memory system, to detect input signals from a data bus and/or to emit output signals to a data bus.
  • a storage system can have one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid-state and/or other non-volatile media.
  • the program may be arranged to embody or be capable of performing the methods described herein such that the CPU can perform the steps of such methods.
  • the control means 25 can control components of a steering and drive system 18 . In the following, however, a control, in particular regulation, of the electric machines 7, 8, 11 for steering a vehicle and for power and/or load distribution between the electric machines 7, 8, 11 is described with reference to FIG. 2:
  • the first electric machine 7 and the second electric machine 8 are each speed-controlled, ie the first electric machine 7 is given a target value n S0 n_i of the speed and the second electric machine 8 is also given a target value n S0 n 2 .
  • These target values n S0 n _i, n S0 n 2 are each specified on the basis of a steering request for the vehicle. If the first drive element 3 is part of the left lane in the direction of travel of the vehicle and the second drive element 4 is part of the right lane of the vehicle in the direction of travel, the setpoint value n so ii_i of the first electric machine 7 is reduced and the setpoint Value n S oii 2 of the second electric machine 8 increased - at constant vehicle speed.
  • setpoint values n s oii_i , n s o ii_2 which are the same, are specified for driving straight ahead.
  • setpoint values M s oin , Msoii 2 for the torque to be generated can also be specified as setting variables.
  • tolerances in the internal friction of the chain links which can be increased, for example, by dirt on one side or wear (the service life of a chain is typically less than 1000 km).
  • a speed is therefore set on the first drive shaft 1 and the second drive shaft 2 by the first electric machine 7 and the second electric machine 8 , so that the speed at two of the three inputs of the transfer gear 9 is specified by the control means 25 .
  • the speed at the third input of the transfer gear 9, which is connected to the third electric machine 11 in a torque-transmitting manner, is thereby fixed, and thus also the speed of a shaft of the third electric machine 11.
  • the third electric machine 11 is therefore controlled by specifying a target value M S0 n 3 for the torque provided by this electric machine 11 at the speed present at the third input to the transfer gear 9 .
  • a setpoint value M son 3 for the torque instead of the setpoint value M son 3 for the torque, a setpoint value n S0 n _3 for the speed to be provided can be specified as the setting variable. It is essential that the control or regulation parameter Mist 3 at least essentially assumes the value of the desired value M S0 n 3 .
  • the speed at the third input of the transfer gear 9 and thus at the third electric machine 11 is equal to 0. If the first drive shaft 1 rotates at a speed which is different from the Speed of the second drive shaft 2, z. B. during cornering, a defined speed occurs at the third input of the transfer gear 9, and thus at the third electric machine 11. This speed is determined by the difference in the speeds between the first drive shaft 1 and the second drive shaft 2, since the third input of the transfer gear 9 represents the only degree of freedom of the transfer gear 9 which can compensate for this speed difference.
  • a power flow from the first drive shaft 1 to the second drive shaft 2 or vice versa can be set by the third electric machine 11 providing a support torque at the third input.
  • Such a power flow can be used to regulate the power and/or load distribution between the first electric machine 7 and the second electric machine 8 .
  • the efficiency of the electric steering and drive system 18 can be optimized, for example by the electric machines 7, 8, 11 being operated at optimized operating points.
  • peak loads on the first electric machine 7 or on the second electric machine 8 can be compensated by the other existing electric machines, so that each of the electric machines 7, 8, 11 can only be dimensioned smaller.
  • the first electric machine 7 or the second electric machine 8 can be relieved in a targeted manner.
  • a power flow occurs from the first drive shaft 1 to the second drive shaft 2 or vice versa. From there, the power flow is transmitted via the respective torque-transmitting connection to the second drive element 4 or, for example, to the second electric machine 8 during braking maneuvers of the vehicle or, conversely, from the drive shaft 1 to the first drive element 3 or to the first electric machine 7 .
  • first drive shaft 1 and the second drive shaft 2 rotate at different speeds, for example while a vehicle is cornering, a defined speed occurs at the third input of the transfer gear 9, as described above.
  • both the support torque and the provision of power at the third input of the transfer gear 9 can be accomplished by specifying the setpoint M S0 n_3 of the torque for the controlled variable Mist 3 of the third electric machine 11 .
  • a uniform power and/or load distribution between the first electric machine 7 and the second electric machine 8 is to be achieved when driving straight ahead with the same power demand on the drive elements 3 , 4 .
  • the first electric machine 7 and the second electric machine 8 are operated in such a way that the first drive shaft 1 and the second drive shaft 2 have the same speed and the third electric machine is operated without a load.
  • the first electric machine 7 and the second electric machine 8 are operated in such a way that the first drive shaft 1 and the second drive shaft 2 rotate at the same speed.
  • the third electric machine 1 1 provides a support torque at the third input of the transfer gear 9 in such a way that the power of the first electric machine 7 can be increased and the power of the second electric machine 8 can be reduced to the same extent without This entails a change in the speeds on both drive shafts.
  • a power flow is to be formed from the second electric machine 8 to the opposite drive element 3 while cornering. This is the case, for example, in a right-hand curve, where the power demand on the drive element 3 on the outside of the curve increases and the drive element 4 on the inside of the curve has to be braked. If it is a right-hand curve, the second electric machine 8 is operated in such a way that the second drive shaft 2 has a lower Speed than the first drive shaft 1 has.
  • a support torque is provided by the third electric machine 11 at the third input of the transfer gear 9 in such a way that it braking on drive shaft 2 and accelerating on drive shaft 1, thus enabling a power flow from the drive shaft 2 on the inside of the curve to the drive shaft 1 on the outside of the curve.
  • the braking power can be transferred from the drive element 4 to the drive element 3 and used there as additional drive power for the first electric machine 7, and power can also be transferred from the electric machine 8 on the inside of the curve via the transfer gear 9 to the Drive element 3 are transmitted.
  • the third electric machine 11 now brings additional power into the system, leads to a reduction in the power demand on the first electric machine 7 on the outside of the curve and thus to its relief.
  • the second electric machine 8 does not have to be operated in recuperation mode, but can actively contribute to the mechanical power balance.
  • the power distribution between the second electric machine 8 and the first electric machine 7 is preferably set in such a way that both electric machines 7, 8 have a uniform power and/or load requirement. More preferably, for example in the right turn just described, the power at the second electric machine 8 and/or at the third electric machine 11 is increased until one or both powers reach the power value that must be provided by the first electric machine 7 . For left-hand bends, the power or power setting is increased via the electric machines 7 and 11.
  • the three electric machines 7, 8, 11 are preferably operated in such a way that at least the two highest power requirements for the three electric machines are at a comparable level, so that two Electric machines have to generate the same power value. More preferably, the three electric machines 7, 8, 11 are operated in such a way that none of the electric machines 7, 8, 11 exceed their maximum possible torque and/or their maximum possible power.
  • a fourth example when cornering, one of the lanes of the vehicle is operated in the braking mode, in the present example the right lane.
  • the corresponding speeds on the first drive shaft 1 and on the second drive shaft 2 are set by the first and second electric machines 7, 8 and the third electric machine 11 is operated in such a way that the torque applied by it is at least effective in terms of amount and effect one at a right turn braking torque to be provided on drive element 4 and thus the second drive shaft 2 or, in the case of a left turn, a braking torque to be provided on drive element 3 and thus the first drive shaft 1.
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of an electric steering and drive system 18 for a vehicle with two lanes and side-wheel steering.
  • the electric steering and drive system shown in FIG. 3 couples three electric machines 7, 8, 11 via a transfer gear 9, which has two planetary gears connected to one another.
  • Both planetary gears each have a sun gear 14, 15, a ring gear 16, 17 and a planet carrier 12, 13, which carries the planet gears.
  • the two planetary gears are connected via the two ring gears 16, 17 in a torque-transmitting manner.
  • the ring gears 16, 17 are connected to one another in a rotationally fixed manner or are designed as a single ring gear 16, 17.
  • the planet carrier 12 of the planetary gear shown on the left in FIG. 3 is non-rotatably connected to a first drive shaft 1 , the planet carrier 13 of the planetary gear on the right in FIG.
  • the first drive shaft 1 can also be coupled in a torque-transmitting manner to a first electric machine 7 of the three electric machines by means of a transmission 5 .
  • this is a speed-reducing transmission from the first electric machine 7 to the first drive shaft 1, i.e. a transmission which reduces a speed provided by the first electric machine 7 up to the first drive shaft 1 and correspondingly increases the torque.
  • This first transmission 5 preferably has two gears.
  • the two respective translations are shown in Fig. 3 by a border with different dashed lines.
  • the two gears are preferably shifted via a clutch 19.
  • the second electric motor 8 is connected to the second drive shaft 2 via the second transmission 6, which is also preferably speed-reducing, in a torque-transmitting manner.
  • This second gear 6 preferably also has two gears, more preferably with the same gear ratio as the gears of the first gear 5. More preferably, these two gears are also shifted with a clutch 20 each.
  • the third electric machine 11 is connected via a third gear 10 to a sun gear 14 of the transfer gear 9 in a torque-transmitting manner.
  • this third transmission 10 is also a transmission that reduces the speed of rotation from the electric machine 11 to the sun wheel 14 and correspondingly increases the torque provided.
  • this sun gear which is connected in a torque-transmitting manner to the third electric machine 11, is the left sun gear 14, whereas the right sun gear, ie the sun gear 15 of the right planetary gear, is mounted fixed to the housing, ie non-rotatably.
  • the third transmission 10 advantageously has a separating element, not shown, through which the connection between the third electric machine 11 and the transfer transmission 9 is separated. This is advantageous when, due to a fault, the third electric machine 11 can no longer be rotated and the vehicle drive would therefore be blocked. The third electric machine 11 can thus be uncoupled and the first and second electric machines 7, 8 drive the drive shafts 1, 2.
  • the first drive shaft 1 is preferably connected in a torque-transmitting manner to its first drive element 3 via a first further planetary gear 21 . Furthermore, a semi-rigid coupling 23 is preferably interposed in this connection.
  • the first drive shaft 1 is braked by means of a first brake 29 .
  • the second drive shaft 2 is connected in a torque-transmitting manner to the second drive element 4 preferably via a second further planetary gear 22 and likewise more preferably via a second semi-rigid clutch 24 .
  • the second drive shaft 2 can also be braked by means of a second brake 30 .
  • the operation of the three electric machines 7, 8, 11 is preferably monitored by means of suitable sensors.
  • the first electric machine 7 is monitored by a first speed sensor 27
  • the second electric machine 8 is monitored by a second speed sensor 28 .
  • These speed sensors 27, 28 determine the actual values of the speed nact_i, nact2 present on the shafts of the electric machine 7, 8.
  • a third sensor 26 preferably monitors the third electric machine 11 and determines an actual torque Mist j present on its shaft -
  • the respective actual values are provided to a control means 25, which is designed in particular as a data processing device, as indicated by the dotted lines in Fig. 3 and with reference to Fig. 2 was described.
  • the control means 25 are signal-connected to the three electric machines 7, 8, 11.
  • a torque M SOII_I , M SOII_2 , M SOII_3 or a speed n SOII_2 , n SOII_2 , n SOII_3 are possible as setting variables for the three electric machines 7 , 8 , 11 .
  • the control means 25 are preferably also connected in a signal-transmitting manner to actuators of the other actuating elements of the steering and drive system 18 in order to control or regulate them, in particular to the clutches 19, 20 and the brakes 29, 30.
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of an electric steering and drive system 18 for a vehicle with two lanes and side-wheel steering.
  • This exemplary embodiment essentially corresponds to the first exemplary embodiment according to FIG. 3.
  • Corresponding elements are identified in the same way.
  • the third transmission 10 is formed by a pinion around bevel gears, the bevel pinion being driven by the shaft of the third electric machine 11 and the sun gears 14, 15 being actuated by the bevel gears 32, 33, in particular being non-rotatably connected to them.
  • the ring gears 16, 17 of the planetary gear 9 are also connected in a torque-proof manner to one of the first drive shaft 1 and the second drive shaft 2, and the planetary gears of the transfer gear 9 are coupled via the planet carriers 12, 13, with the two planet carriers 12, 13 being torque-proof are connected.
  • a separating element (not shown) can advantageously be provided between the third electric machine 11 and the transfer gear 9 .
  • FIG. 5 shows a third exemplary embodiment of an electric steering and drive system 18 for a vehicle with two lanes and wheel side steering. Corresponding elements are numbered the same as in Figs.
  • the third transmission 10 consists of two spur gears, which are arranged on the same shaft, which in turn is operated by the third electric machine 11. Again, in advantageous Way a not shown separating element between the third electric machine 11 and the transfer gear 9 may be provided.
  • One of the two spur gears on the shaft meshes with another spur gear, which is non-rotatably connected to the sun gear 14 of one of the two planetary gears of the transfer gear 19 .
  • Transfer gear third gear third electric machine 13 planet carrier, 15 sun gear, 17 ring gear

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Abstract

The invention relates to a method for controlling an electrified steering and drive system (18) for a vehicle having two tracks and wheel-side steering, which system has drive elements (3, 4) for drive chains or for wheels, a differential gear (9), two drive shafts (1, 2) and three electric machines (7, 8 11), wherein two of the three electric machines, in particular the first electric machine (7) and the second electric machine (8), are speed-controlled on the basis of a steering requirement such that a speed of the remaining, in particular third, electric machine (11) is also determined and the remaining, in particular third, electric machine (11) is torque-controlled in order to adjust a predefined power and/or load distribution between the two electric machines, in particular the first electric machine (7) and the second electric machine (8).

Description

Verfahren zum Steuern eines elektrifizierten Lenk- und Antriebssystems Method of controlling an electrified steering and propulsion system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines elektrifizierten Lenk- und Antriebssystems für ein Fahrzeug mit zwei Spuren und Radseitenlenkung, welches Antriebselemente für Fahrketten oder für Räder, ein Transfergetriebe, und zwei Antriebswellen aufweist, wobei eine erste Antriebswelle mit einem Antriebselement der einen Spur und einer ersten Elektromaschine drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist und eine zweite Antriebswelle mit einem Antriebselement der anderen Spur und einer zweiten Elektromaschine drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist, und wobei beide Antriebswellen mit dem Transfergetriebe drehmomentübertragend verbunden sind, und wobei das Transfergetriebe zwei Planetengetriebe mit jeweils den Elementen Sonnenrad, Planetenradträger und Hohlrad aufweist, wobei zwei gleiche erste Elemente der beiden Planetengetriebe jeweils mit einer der beiden Antriebswellen drehmomentübertragend verbunden sind, wobei zwei gleiche zweite Elemente der beiden Planetengetriebe drehfest miteinander verbunden sind, und wobei ein drittes Element des einen Planetengetriebes mit einer dritten Elektromaschine drehmomentübertragend verbunden ist und ein gleiches drittes Element des anderen Planetengetriebes mit der dritten Elektromaschine drehmomentübertragend verbunden ist oder gehäusefest ist. The invention relates to a method for controlling an electrified steering and drive system for a vehicle with two tracks and wheel side steering, which has drive elements for track chains or for wheels, a transfer gear, and two drive shafts, a first drive shaft having a drive element of one track and one first electric machine is or can be connected in a torque-transmitting manner and a second drive shaft is or can be connected in a torque-transmitting manner to a drive element of the other track and a second electric machine, and wherein both drive shafts are connected in a torque-transmitting manner to the transfer gear, and wherein the transfer gear has two planetary gears, each with the elements sun gear, Has planet carrier and ring gear, wherein two identical first elements of the two planetary gears are each connected to transmit torque with one of the two drive shafts, with two identical second elements of the two plan Etentrieb are rotatably connected to each other, and wherein a third element of a planetary gear with a third electric machine is torque-transmitting connected and an equal third element of the other planetary gear is torque-transmitting connected to the third electric machine or is fixed to the housing.
Fahrzeuge mit Radseitenlenkung fahren Kurven, indem die eine Antriebsseite mit einer anderen Geschwindigkeit angetrieben wird als die andere Antriebsseite. Eine Antriebseinrichtung treibt zur Kurvenfahrt daher die kurvenäußere Fahrkette mit einer höheren Geschwindigkeit an als die kurveninnere und übernimmt damit neben der Antriebsaufgabe zusätzlich auch die Lenkfunktion des Fahrzeugs. Zum Drehen eines solchen Fahrzeugs auf der Stelle werden die Fahrketten der beiden Fahrzeuge im Allgemeinen in entgegengesetzter Richtung angetrieben. Sidesteered vehicles corner by propelling one drive side at a different speed than the other drive side. For cornering, a drive device therefore drives the drive chain on the outside of the curve at a higher speed than the chain on the inside of the curve and thus also takes on the steering function of the vehicle in addition to the drive task. In order to turn such a vehicle on the spot, the tracks of the two vehicles are generally driven in opposite directions.
Eine solche Art von Lenk- und Antriebssystem kommt insbesondere bei Fahrzeugen zum Einsatz, bei welchen eine Achsschenkellenkung nicht möglich ist. Dies sind insbesondere Kettenfahrzeuge, wie Bagger oder Schneefahrzeuge, aber auch radgetriebene Fahrzeuge, wie beispielsweise Radpanzer. Das Dokument WO 2005/054041 offenbart ein elektrisches Lenk- und Antriebssystem für ein Fahrzeug mit Radseitenlenkung mit Antriebselementen für Fahrketten oder für Räder mit zwei Antriebswellen, deren erstes Ende mit dem Antriebselement der jeweils einen Fahrzeugseite verbunden ist und deren zweites Ende mit einer Differenzialgetriebeanordnung verbunden ist und mindestens einem Fahrmotor, der mit mindestens einer der beiden Antriebswellen verbunden ist, sowie einem elektrischen Lenkantrieb, der in Antriebsverbindung mit der Differenzialgetriebeanordnung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrmotoren und Lenkantriebe aus mindestens zwei voneinander unabhängigen Energiequellen mit elektrischem Strom versorgbar sind. Such a type of steering and drive system is used in particular in vehicles in which an Ackermann steering is not possible. These are in particular tracked vehicles such as excavators or snow vehicles, but also wheel-driven vehicles such as wheeled tanks. The document WO 2005/054041 discloses an electric steering and drive system for a vehicle with side wheel steering with drive elements for track chains or for wheels with two drive shafts, the first end of which is connected to the drive element of each side of the vehicle and the second end is connected to a differential gear arrangement and at least one traction motor, which is connected to at least one of the two drive shafts, and an electric steering drive, which is drive-connected to the differential gear arrangement, characterized in that the traction motors and steering drives can be supplied with electricity from at least two energy sources that are independent of one another.
Das Dokument EP 1 506 905 A1 offenbart eine Antriebskonfiguration für ein gleitgesteuertes Fahrzeug, die umfasst: ein Paar Antriebsmotoren, ein Paar Antriebselemente zum Eingriff mit einem Paar Ketten oder Rädern eines solchen Fahrzeugs, ein geregeltes Differenzial, das umfasst: ein Paar epizyklischer Getriebesysteme, von denen jedes ein Sonnenrad aufweist, Planetenräder, die von einem Planetenträger getragen werden, und ein Hohlrad, wobei die Planetenträger miteinander über eine Welle verbunden sind, die durch die Sonnenräder derart hindurchgeht, dass sich die Planetenträger gemeinsam drehen, und ein Lenkmotor, der so gekoppelt ist, dass die relative Drehung zwischen Sonnenrädern in entgegengesetzte Richtung läuft, wobei jeder Antriebsmotor zwischen einem entsprechenden Antriebselement und einem entsprechenden Hohlrad gekoppelt ist. Document EP 1 506 905 A1 discloses a drive configuration for a skid steered vehicle, comprising: a pair of drive motors, a pair of drive members for engagement with a pair of tracks or wheels of such a vehicle, a controlled differential, comprising: a pair of epicyclic gear systems, from each having a sun gear, planet gears carried by a planet carrier, and a ring gear, the planet carriers being connected to each other via a shaft passing through the sun gears such that the planet carriers rotate together, and a steering motor so coupled is that relative rotation between sun gears is in opposite directions, with each drive motor coupled between a respective drive member and a respective ring gear.
Der Lenkmotor, welcher auf das geregelte Differenzial einwirkt, steuert die relative Geschwindigkeit der zwei Antriebsmotoren und somit die relative Geschwindigkeit der zwei Ketten oder Räder, und bewirkt auf diese Weise eine Lenkungsfunktion. Die Motorwellen wirken dabei als Antriebsquerwelle und übertragen eine regenerative Lenkkraft. Dies bedeutet, dass beim Bremsen die Bremskraft von der Innenkette auf die Außenkette übertragen wird. The steering motor, acting on the controlled differential, controls the relative speed of the two drive motors and hence the relative speed of the two tracks or wheels, and in this way effects a steering function. The motor shafts act as a drive cross shaft and transmit a regenerative steering force. This means that when braking, the braking force is transferred from the inner chain to the outer chain.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Steuern eines elektrischen Lenk- und Antriebssystems für ein Fahrzeug mit zwei Spuren und Radseitenlenkung bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Lastverteilung zwischen Elektromaschinen des Antriebssystems zu erreichen. It is an object of the invention to provide an improved method of controlling an electric steering and propulsion system for a dual track wheel side steering vehicle to provide. In particular, it is an object of the invention to achieve improved load distribution between electric machines of the drive system.
Diese Aufgabe wird durch die Lehre der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen beansprucht. This object is solved by the teaching of the independent patent claims. Advantageous developments are claimed in the dependent claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Lenk- und Antriebssystems für ein Fahrzeug mit zwei Spuren und Radseitenlenkung, welches Antriebselemente für Fahrketten oder für Räder, ein Transfergetriebe, und zwei Antriebswellen aufweist, wobei eine erste Antriebswelle mit einem Antriebselement der einen Spur und einer ersten Elektromaschine drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist und eine zweite Antriebswelle mit einem Antriebselement der anderen Spur und einer zweiten Elektromaschine drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist, und wobei beide Antriebswellen mit dem T ransfergetriebe drehmomentübertragend verbunden sind, und wobei das Transfergetriebe, insbesondere spiegelsymmetrisch angeordnete, Planetengetriebe mit jeweils den Elementen Sonnenrad, Planetenradträger, der die Planetenräder trägt, und Hohlrad aufweist, wobei zwei gleiche erste Elemente der beiden Planetengetriebe jeweils mit einer der beiden Antriebswellen drehmomentübertragend verbunden sind, wobei zwei gleiche zweite Elemente der beiden Planetengetriebe drehfest miteinander verbunden sind, und wobei ein drittes Element des einen Planetengetriebes mit einer dritten Elektromaschine drehmomentübertragend verbunden ist und ein gleiches drittes Element des anderen Planetengetriebes mit der dritten Elektromaschine drehmomentübertragend verbunden ist oder gehäusefest ist, wobei zwei der drei Elektromaschinen, insbesondere die erste Elektromaschine und die zweite Elektromaschine, in Abhängigkeit einer Lenkanforderung drehzahlgeregelt werden, sodass auch eine Drehzahl an der verbleibenden, insbesondere dritten Elektromaschine, festgelegt ist, wobei die verbleibende, insbesondere dritte, Elektromaschine momentengeregelt wird, um eine vorgegebene Leistungs- und/oder Lastverteilung zwischen den zwei Elektromaschinen, insbesondere der ersten Elektromaschine und der zweiten Elektromaschine, einzustellen. A first aspect of the invention relates to a method for controlling an electric steering and drive system for a vehicle with two lanes and wheel side steering, which has drive elements for track chains or for wheels, a transfer gear, and two drive shafts, a first drive shaft having a drive element of one track and a first electric machine is or can be connected in a torque-transmitting manner and a second drive shaft is or can be connected in a torque-transmitting manner to a drive element of the other track and a second electric machine, and both drive shafts are connected to the transfer gear in a torque-transmitting manner, and the transfer gear, in particular arranged mirror-symmetrically , Planetary gear, each with the elements sun gear, planet carrier, which carries the planet gears, and ring gear, with two identical first elements of the two planetary gears, each with one of the two drive shafts dr are connected in a torque-transmitting manner, with two identical second elements of the two planetary gears being connected to one another in a torque-proof manner, and with a third element of one planetary gear being connected to a third electric machine in a torque-transmitting manner and an identical third element of the other planetary gear being connected to the third electric machine in a torque-transmitting manner or being fixed to the housing , wherein two of the three electric machines, in particular the first electric machine and the second electric machine, are speed-controlled as a function of a steering request, so that a speed of the remaining electric machine, in particular the third electric machine, is also fixed, the remaining electric machine, in particular the third electric machine, being torque-controlled in order to to set a predetermined power and/or load distribution between the two electric machines, in particular the first electric machine and the second electric machine.
Vorzugsweise ist das dritte Element des anderen Planetengetriebes mit der dritten Elektromaschine drehmomentübertragend mit entgegengesetzter Wirkrichtung im Vergleich zu dem weiteren dritten Element verbunden. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Steuern eines elektrischen Lenk- und Antriebssystems für ein Fahrzeug mit zwei Spuren und Radseitenlenkung, welches Antriebselemente für Fahrketten oder für Räder, ein Transfergetriebe, und zwei Antriebswellen aufweist, wobei eine erste Antriebswelle mit einem Antriebselement der einen Spur einer ersten Elektromaschine drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist und eine zweite Antriebswelle mit einem Antriebselement der anderen Spur und einer zweiten Elektromaschine drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist, und wobei beide Antriebswellen mit dem Transfergetriebe drehmomentübertragend verbunden sind, und wobei das Transfergetriebe zwei, insbesondere das spiegelsymmetrisch angeordnete, Planetengetriebe mit jeweils den Elementen Sonnenrad, Planetenradträger ein Hohlrad aufweist, wobei zwei gleiche erste Elemente der beiden Planetengetriebe jeweils mit einer der beiden Antriebswellen drehmomentübertragend verbunden sind, wobei zwei gleiche zweite Elemente der beiden Planetengetriebe drehfest miteinander verbunden sind, und wobei ein drittes Element des einen Planetengetriebes mit einer dritten Elektromaschine drehmomentübertragend verbunden ist und ein gleiches drittes Element des anderen Planetengetriebes mit einer dritten Elektromaschine drehmomentübertragend verbunden ist oder gehäusefest ist, wobei das System Steuerungsmittel aufweist, welche eingerichtet sind, zwei der drei Elektromaschinen, insbesondere die erste Elektromaschine und die zweite Elektromaschine, in Abhängigkeit einer Lenkanforderung drehzahlgeregelt werden, sodass auch eine Drehzahl an der verbleibenden, insbesondere dritten Elektromaschine, festgelegt ist, wobei die verbleibende, insbesondere dritte, Elektromaschine momentengeregelt wird, um eine vorgegebene Leistungs- und/oder Lastverteilung zwischen den zwei Elektromaschinen, insbesondere der ersten Elektromaschine und der zweiten Elektromaschine, einzustellen. The third element of the other planetary gear is preferably connected to the third electric machine in a torque-transmitting manner with the opposite direction of action compared to the further third element. A second aspect of the invention relates to a system for controlling an electric steering and drive system for a vehicle with two lanes and wheel side steering, which has drive elements for drive chains or for wheels, a transfer gear, and two drive shafts, a first drive shaft having a drive element of one track of a first electric machine is or can be connected in a torque-transmitting manner and a second drive shaft is or can be connected in a torque-transmitting manner to a drive element of the other track and a second electric machine, and both drive shafts are connected to the transfer gear in a torque-transmitting manner, and the transfer gear has two, in particular the mirror-symmetrically arranged one , Planetary gear, each with the sun gear elements, planetary gear carrier has a ring gear, with two identical first elements of the two planetary gears each being connected in a torque-transmitting manner to one of the two drive shafts n are, with two identical second elements of the two planetary gears being connected to one another in a torque-proof manner, and with a third element of one planetary gear being connected to a third electric machine in a torque-transmitting manner and an identical third element of the other planetary gear being connected to a third electric machine in a torque-transmitting manner or being fixed to the housing, wherein the system has control means which are set up so that two of the three electric machines, in particular the first electric machine and the second electric machine, are speed-controlled as a function of a steering request, so that a speed is also fixed on the remaining, in particular third electric machine, the remaining, in particular the third electric machine is torque-controlled in order to set a predetermined power and/or load distribution between the two electric machines, in particular the first electric machine and the second electric machine.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein elektrisches Lenk- und Antriebssystem für ein Fahrzeug mit zwei Spuren und Radseitenlenkung mit System zum Steuern eines elektrischen Lenk- und Antriebssystems für ein Fahrzeug. A third aspect of the invention relates to an electric steering and propulsion system for a vehicle with two lanes and wheel side steering with a system for controlling an electric steering and propulsion system for a vehicle.
Drehzahlgeregelt im Sinne der Erfindung bedeutet, dass eine geregelte Größe, d. h. die Größe, welche als Ausgangsgröße der jeweiligen Elektromaschine eingeregelt wird, eine Drehzahl ist. Eine Eingangsgröße bzw. Einstellgröße, d. h. eine Größe, mittels welcher die jeweilige Elektromaschine angesteuert wird, können sowohl ein Soll-Wert für die Drehzahl wie auch ein Soll-Wert für ein Drehmoment sein. Momentengeregelt im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die geregelte Größe, d. h. die Größe, welche als Ausgangsgröße der jeweiligen Elektromaschine eingeregelt wird, ein Drehmoment ist. Eine Eingangsgröße bzw. Einstellgröße, mit welcher die jeweilige Elektromaschine angesteuert wird, kann auch hier jedoch ein Soll-Wert für eine Drehzahl oder ein Soll-Wert für ein Drehmoment sein. Speed-controlled within the meaning of the invention means that a controlled variable, ie the variable that is adjusted as the output variable of the respective electric machine, is a speed. An input variable or setting variable, ie a variable by means of which the respective electric machine is controlled, can be both a target value for the rotational speed and a target value for a torque. Torque-controlled within the meaning of the invention means that the controlled variable, ie the variable that is adjusted as the output variable of the respective electric machine, is a torque. An input variable or setting variable, with which the respective electric machine is controlled, can also be a target value for a speed or a target value for a torque.
Drehmomentübertragend verbunden im Sinne der Erfindung bedeutet vorzugsweise drehtest und/oder leistungserhaltend übertragend verbunden. Torque-transmitting connected within the meaning of the invention preferably means rotationally test-connected and/or power-conserving-transmitting connected.
Eine halbstarre Kupplung im Sinne der Erfindung dient vorzugsweise zur Verbindung von zwei nicht perfekt ausgerichteten Achsen oder Wellen, vorzugsweise ist eine solche Kupplung in Drehrichtung spielfrei, kompensiert aber einen Wellenversatz. A semi-rigid coupling within the meaning of the invention is preferably used to connect two axles or shafts that are not perfectly aligned. Such a coupling is preferably free of play in the direction of rotation, but compensates for a shaft misalignment.
Die Erfindung beruht auf dem Ansatz, die Lenkfunktion des elektrischen Lenk- und Antriebssystems über zwei der drei elektrischen Maschinen, insbesondere die erste und die zweite Elektromaschine, d.h. jene Elektromaschinen, welche den Antriebswellen zugeordnet sind, zu verwirklichen. Hierfür werden die beiden Elektromaschinen drehzahlgeregelt.The invention is based on the approach of realizing the steering function of the electrical steering and drive system via two of the three electrical machines, in particular the first and the second electrical machine, i.e. those electrical machines which are assigned to the drive shafts. For this purpose, the two electric machines are speed-controlled.
Die verbleibende, insbesondere dritte, Elektromaschine hingegen, welche an dem Transfergetriebe angreift und bei Systemen des Stands der Technik im Allgemeinen als sogenannter Lenkmotor eingesetzt wird, um die Drehzahlunterschiede zwischen einer ersten Antriebswelle und einer zweiten Antriebswelle einzustellen, wird bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren und dem erfindungsgemäßen Steuersystem vorzugsweise nicht zum Steuern der Drehzahlen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle für die Lenkfunktion eingesetzt. The remaining, in particular third, electric machine, however, which acts on the transfer gear and is generally used in systems of the prior art as a so-called steering motor to adjust the speed differences between a first drive shaft and a second drive shaft, is used in the operating method according to the invention and the invention Control system preferably not used to control the speeds of the first drive shaft and the second drive shaft for the steering function.
Vielmehr wird die Drehzahl, welche sich an der verbleibenden, insbesondere dritten, Elektromaschine aufgrund von Drehzahlwerten an der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle einstellt, als vorgegebene Randbedingung behandelt. Die verbleibende, insbesondere dritte, Elektromaschine wird, im Gegensatz zum Stand der Technik, insbesondere ausschließlich, momentengeregelt, d.h. diese wird in der Weise angesteuert, dass ein bestimmtes Stützmoment oder eben kein Stützmoment durch diese bereitgestellt wird. Hierdurch kann eine definierte Leistungsverteilung bzw. eine definierte Lastverteilung zwischen den zwei Elektromaschinen, insbesondere der ersten Elektromaschine und der zweiten Elektromaschine, und vorzugsweise auch der verbleibenden, insbesondere dritten, Elektromaschine eingestellt werden. In einer Kurvenfahrt kann darüber hinaus auch die dritte Elektromaschine zur Leistungsverteilung bzw. zur Lastverteilung beisteuern. Rather, the speed that occurs at the remaining, in particular the third, electric machine based on speed values at the first drive shaft and the second drive shaft is treated as a predetermined boundary condition. In contrast to the prior art, the remaining, in particular third, electric machine is torque-controlled, in particular exclusively, ie it is controlled in such a way that a specific support torque or no support torque is provided by it. This allows a defined power distribution or a defined load distribution between the two electric machines, in particular the first electric machine and the second electric machine, and preferably also the remaining, in particular third, electric machine to be adjusted. When cornering, the third electric machine can also contribute to power distribution or load distribution.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und des Steuersystems kann beispielsweise eine kurvenaußen gelegene Elektromaschine, welche eine höhere Leistung als eine kurveninnengelegene Elektromaschine aufbringen muss, entlastet werden. Dies wird erreicht, indem ein Stützmoment durch die dritte Elektromaschine bereitgestellt wird. Hierdurch kann vermieden werden, dass die kurveninnere Elektromaschine in einem Generatorbetrieb betrieben werden muss, um eine Bremsleistung des kurveninneren Antriebselements abzubauen. Diese Bremsleistung kann über das Transfergetriebe transportiert werden und am kurvenäußeren Antriebselement genutzt werden. Die kurvenaußengelegene Elektromaschine wird dadurch entlastet. Darüber hinaus kann durch ein Bereitstellen eines höheren Stützmoments durch die dritte Elektromaschine ein so großer Leistungsfluss über das Transfergetriebe verwirklicht werden, dass auch die kurveninnere Maschine, selbst bei Anliegen einer Bremsleistung am kurveninneren Antriebselement, zusätzliche Leistung aufbringen muss, die am kurvenäußeren Antriebelement genutzt wird und mit welcher die kurvenäußere Maschine noch weiter entlastet wird. The method according to the invention and the control system can be used, for example, to relieve an electric machine on the outside of a bend, which has to generate more power than an electric machine on the inside of a bend. This is achieved by providing a support torque through the third electric machine. In this way it can be avoided that the electric machine on the inside of the curve has to be operated in a generator mode in order to reduce a braking power of the drive element on the inside of the curve. This braking power can be transported via the transfer gear and used on the drive element on the outside of the curve. This relieves the load on the electric machine on the outside of the curve. In addition, by providing a higher support torque through the third electric machine, such a large power flow can be realized via the transfer gear that the machine on the inside of the curve, even when braking power is applied to the drive element on the inside of the curve, has to apply additional power, which is used on the drive element on the outside of the curve and which further relieves the machine on the outside of the curve.
Vorzugsweise sind die beiden Planetengetriebe asymmetrisch, d.h. der dritte Eingang des Transfergetriebes - neben den beiden Eingängen, mit denen die beiden Eingangswellen jeweils drehmomentübertragend verbunden sind - greift nur an einem Element eines einzigen der beiden Planetengetriebe an, wohingegen das gleiche Element des anderen Planetengetriebes gehäusefest ist. Hierdurch kann im Vergleich zu einer Anordnung, bei welcher die Elektromaschine gegengleich in die zwei identischen Elemente eintreibt, wie dies im eingangs genannten Stand der Technik der Fall ist, eine Verdopplung der Drehzahl an dem dritten Eingang erreicht werden. An diesem Eingang kann somit eine dritte Elektromaschine angeschlossen werden, deren Nennbetriebsbereich in Bezug auf die Drehzahl in etwa doppelt so hoch liegt wie ohne die erfindungsgemäße Anordnung. Ein weiterer Vorteil des gehäusefesten Elements, d.h. einer unsymmetrischen Anordnung in Bezug auf die beiden Planetengetriebe des Transfergetriebes ist, dass das Lenk- und Antriebssystem dadurch weniger anfällig hinsichtlich Toleranzen und einfacher zu lagern ist. Insbesondere wirkt dieses Element als ein gehäusefester Fixpunkt. ln einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Leistungs- und/oder Lastverteilung in der Weise vorgegeben, um eine Effizienz des elektrischen Lenk- und Antriebssystems zu optimieren und/oder um eine thermische Verteilung zwischen wenigstens der ersten Elektromaschine und der zweiten Elektromaschine, insbesondere zwischen allen drei Elektromaschinen, einzuregeln und/oder um die erste Elektromaschine oder die zweite Elektromaschine zu entlasten. Durch ein Steuern bzw. Regeln des Lenk- und Antriebssystems unter der Vorgabe von Randbedingungen in Bezug auf diese Kriterien werden beispielsweise die erste Elektromaschine und die zweite Elektromaschine an bevorzugten Betriebspunkten betrieben. Des Weiteren kann mittels eines thermischen Managements zwischen den Elektromaschinen eine Überhitzung einer der Maschinen verhindert werden. Durch die Möglichkeit, eine der Elektromaschinen mittels einer anderen zu entlasten können alle Elektromaschinen sowie deren Leistungselektronik mit geringerer maximaler Leistung ausgelegt werden. Dies spart Kosten, Gewicht und wertvollen Bauraum im Fahrzeug. The two planetary gears are preferably asymmetrical, i.e. the third input of the transfer gear - in addition to the two inputs with which the two input shafts are each connected in a torque-transmitting manner - acts on only one element of one of the two planetary gears, whereas the same element of the other planetary gear is fixed to the housing . In comparison to an arrangement in which the electric machine drives the two identical elements in opposite directions, as is the case in the prior art mentioned at the outset, a doubling of the speed at the third input can be achieved. A third electric machine can thus be connected to this input, the nominal operating range of which in relation to the speed is approximately twice as high as without the arrangement according to the invention. Another advantage of the element fixed to the housing, ie an asymmetrical arrangement in relation to the two planetary gears of the transfer gear, is that the steering and drive system is less susceptible to tolerances and easier to store. In particular, this element acts as a fixed point fixed to the housing. In an advantageous embodiment of the method, the power and/or load distribution is specified in such a way as to optimize the efficiency of the electric steering and drive system and/or to optimize thermal distribution between at least the first electric machine and the second electric machine, in particular between all of them regulate three electric machines and/or to relieve the first electric machine or the second electric machine. The first electric machine and the second electric machine, for example, are operated at preferred operating points by controlling or regulating the steering and drive system under the specification of boundary conditions in relation to these criteria. Furthermore, overheating of one of the machines can be prevented by means of thermal management between the electric machines. Due to the possibility of relieving one of the electric machines by means of another, all electric machines and their power electronics can be designed with a lower maximum power. This saves costs, weight and valuable installation space in the vehicle.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die dritte Elektromaschine lastfrei betrieben, wenn die vorgegebene Leistungs- und/oder Lastverteilung keinen Leistungsfluss zwischen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle vorsieht, und wobei die dritte Elektromaschine in der Weise betrieben wird, dass sie ein Stützmoment bereitstellt, wenn die vorgegebene Leistungs- und/oder Lastverteilung einen Leistungsfluss zwischen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle vorsieht. Durch diese beiden Betriebsstrategien für das Lenk- und Antriebssystem kann, je nach Zustand der Elektromaschinen und vorgegebenen Randbedingungen, während der Fahrt des Fahrzeugs eine ausgeglichene Leistungs- und/oder Lastverteilung sowie eine unterschiedliche Leistungs- und/oder Lastverteilung zwischen der ersten Elektromaschine und der zweiten Elektromaschine erreicht werden, um zum Beispiel eine der beiden Elektromaschinen thermisch zu entlasten. . In a further advantageous embodiment of the method, the third electric machine is operated without a load if the specified power and/or load distribution does not provide for a power flow between the first drive shaft and the second drive shaft, and the third electric machine is operated in such a way that it generates a support torque provides when the predetermined power and / or load distribution provides a power flow between the first drive shaft and the second drive shaft. These two operating strategies for the steering and drive system can, depending on the state of the electric machines and the specified boundary conditions, ensure a balanced power and/or load distribution while the vehicle is in motion, as well as a different power and/or load distribution between the first electric machine and the second Electric machine can be achieved, for example, to thermally relieve one of the two electric machines. .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens hängt eine Wirkrichtung des Stützmoments von einer vorgegebenen Richtung eines Leistungsflusses zwischen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle ab. Durch ein Einstellen eines Stützmoments durch die dritte Elektromaschine können mithin verschiedene Leistungs- und/oder Lastverteilungen schnell realisiert werden. Die Richtung des Leistungsflusses hängt von Wirkrichtung des Stützmoments und der Drehzahl ab (Leistung = Drehzahl x Moment). Die dritte Maschine legt basierend auf den Drehzahlen das Moment fest und regelt so den Leistungsfluss. Beispielsweise muss bei umgekehrten Drehzahlen (rückwärtsfahren) sich auch das Moment umkehren um einen Leistungsfluss in die gleiche Richtung wie beim Vorwärtsfahren zu erhalten. Durch die Wirkrichtung des Stützmoments der dritten Elektromaschine bestimmt diese die Richtung des Leistungsflusses. Weiter vorzugsweise werden die Drehzahlen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle ausschließlich über die Drehzahlen der ersten und der zweiten Elektromaschinen eingestellt. In a further advantageous embodiment of the method, an effective direction of the support torque depends on a predetermined direction of a power flow between the first drive shaft and the second drive shaft. Different power and/or load distributions can therefore be implemented quickly by setting a support torque by the third electric machine. The direction of the power flow depends on the effective direction of the support torque and the speed (power = speed x Moment). The third machine determines the torque based on the speeds and thus regulates the power flow. For example, at reverse speeds (driving backwards), the torque must also reverse in order to get power flow in the same direction as when driving forwards. The direction of the power flow is determined by the effective direction of the support torque of the third electric machine. More preferably, the speeds of the first drive shaft and the second drive shaft are set exclusively via the speeds of the first and second electric machines.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die dritte Elektromaschine lastfrei betrieben, wenn die erste Elektromaschine und die zweite Elektromaschine in der Weise geregelt werden, dass die Antriebswellen mit gleicher Drehzahl drehen. In diesem Fall muss die geforderte Leistung am jeweiligen Antriebselement direkt von der entsprechenden Elektromaschine bereitgestellt werden. Dies führt bei einer gleichen Leistungsanforderung zu einer gleichen Leistungsverteilung an der ersten und zweiten Elektromaschine. Durch diese Betriebsstrategie für das Lenk- und Antriebssystem kann während der Geradeausfahrt bei einer gleichen Leistungsanforderung an die Antriebselemente des Fahrzeugs eine ausgeglichene Leistungs- und/oder Lastverteilung zwischen der ersten Elektromaschine und der zweiten Elektromaschine erreicht werden. In a further advantageous embodiment of the method, the third electric machine is operated without load if the first electric machine and the second electric machine are controlled in such a way that the drive shafts rotate at the same speed. In this case, the power required at the respective drive element must be provided directly by the corresponding electric machine. With the same power requirement, this leads to the same power distribution on the first and second electric machines. This operating strategy for the steering and drive system makes it possible to achieve a balanced power and/or load distribution between the first electric machine and the second electric machine while driving straight ahead with the same power demand on the drive elements of the vehicle.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die dritte Elektromaschine in der Weise betrieben, dass sie ein Stützmoment bereit stellt, wenn die erste Elektromaschine und die zweite Elektromaschine in der Weise geregelt werden, dass die Antriebswellen mit gleicher Drehzahl drehen und eine ungleichmäßige Leistungsanforderung an den Antriebselementen vorgegeben ist. Durch das Stützmoment wird ein gewünschter Leistungsfluss zwischen den zwei Antriebswellen über das Transfergetriebe eingestellt, und eine gewünschte, bevorzugt gleichmäßige Leistungsverteilung zwischen der ersten und der zweiten Elektromaschine wird realisiert. Durch diese Betriebsstrategie für das Lenk- und Antriebssystem kann während der Geradeausfahrt des Fahrzeugs bei ungleicher Leistungsanforderung an die Antriebselemente eine gleichmäßige Leistungs- und/oder Lastverteilung zwischen der ersten Elektromaschine und der zweiten Elektromaschine erreicht werden. In a further advantageous embodiment of the method, the third electric machine is operated in such a way that it provides a support torque when the first electric machine and the second electric machine are controlled in such a way that the drive shafts rotate at the same speed and there is an uneven power requirement at the Drive elements is specified. A desired power flow between the two drive shafts via the transfer gear is set by the support torque, and a desired, preferably uniform, power distribution between the first and the second electric machine is realized. With this operating strategy for the steering and drive system, a uniform power and/or load distribution between the first electric machine and the second electric machine can be achieved while the vehicle is driving straight ahead with unequal power demands on the drive elements.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die dritte Elektromaschine lastfrei betrieben, wenn die erste Elektromaschine und die zweite Elektromaschine in der Weise geregelt werden, dass die Antriebswellen mit unterschiedlicher Drehzahl drehen und kein Leistungsfluss zwischen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle vorgegeben ist. Durch diese Betriebsstrategie für das Lenk- und Antriebssystem kann während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs eine ungleichmäßige Leistungs- und/oder Lastverteilung zwischen der ersten Elektromaschine und der zweiten Elektromaschine erreicht werden. In a further advantageous embodiment of the method, the third electric machine is operated without a load when the first electric machine and the second electric machine be regulated in such a way that the drive shafts rotate at different speeds and no power flow between the first drive shaft and the second drive shaft is specified. This operating strategy for the steering and drive system makes it possible to achieve non-uniform power and/or load distribution between the first electric machine and the second electric machine while the vehicle is cornering.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die dritte Elektromaschine in der Weise betrieben wird, dass sie ein Stützmoment bereit stellt, wenn die erste Elektromaschine und die zweite Elektromaschine in der Weise geregelt werden, dass die Antriebswellen unterschiedliche Drehzahlen aufweisen und ein Leistungsfluss zwischen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle vorgegeben ist, insbesondere von jener Antriebswelle, welche mit niedrigerer Drehzahl dreht, zu jener Antriebswelle, welche mit höherer Drehzahl dreht. Da in diesem Fall die dritte Elektromaschine eine Drehzahl aufweist, bringt sie auch Leistung ins System ein und trägt zur Leistungsbilanz bei. Durch diese Betriebsstrategie für das Lenk- und Antriebssystem kann während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs ein Ausgleich der Leistungs- und/oder Lastverteilung zwischen allen drei Elektromaschinen herbeigeführt werden In a further advantageous embodiment of the method, the third electric machine is operated in such a way that it provides a support torque when the first electric machine and the second electric machine are controlled in such a way that the drive shafts have different speeds and a power flow between the first Drive shaft and the second drive shaft is specified, in particular from that drive shaft, which rotates at a lower speed, to that drive shaft, which rotates at a higher speed. Since the third electric machine has a speed in this case, it also brings power into the system and contributes to the power balance. This operating strategy for the steering and drive system can be used to balance the power and/or load distribution between all three electric machines while the vehicle is cornering
Die dritte Elektromaschine wird in der Weise betrieben, dass diese selbst Leistung bereit stellt um eine nicht zwangsläufig gleichmäßige Leistungsverteilung zwischen der ersten Elektromaschine, der zweiten Elektromaschine und der dritten Elektromaschine einzustellen. Durch diese Betriebsstrategie können die Elektromaschinen in einem bevorzugten Betriebspunkt operieren und so die Effizienz des elektrischen Lenk- und Antriebssystems optimiert werden und/oder eine gewünschte thermische Verteilung eingeregelt werden und/oder die erste oder zweite Elektromaschine gezielt entlastet werden. The third electric machine is operated in such a way that it provides power itself in order to set a power distribution that is not necessarily uniform between the first electric machine, the second electric machine and the third electric machine. With this operating strategy, the electric machines can operate at a preferred operating point and the efficiency of the electric steering and drive system can thus be optimized and/or a desired thermal distribution can be adjusted and/or the first or second electric machine can be relieved in a targeted manner.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Leistungsbeitrag der dritten Elektromaschine in der Weise gewählt, dass sich eine gleichmäßige Leistungs- und/oder Lastverteilung zwischen der ersten Elektromaschine und der zweiten Elektromaschine einstellt. Hierdurch können alle Elektromaschinen an der Leistungs- und/oder Lastverteilung beteiligt werden. In a further advantageous refinement of the method, a power contribution from the third electric machine is selected in such a way that a uniform power and/or load distribution is established between the first electric machine and the second electric machine. As a result, all electrical machines can be involved in the power and/or load distribution.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Leistungsbeitrag der dritten Elektromaschine in der Weise gewählt, dass keine der drei Elektromaschinen jeweils ihr maximal mögliches Drehmoment und/oder ihre maximal mögliche Leistung überschreitet. Hierdurch können Schäden an den einzelnen Elektromaschinen vermieden werden. In a further advantageous embodiment of the method, a power contribution of the third electric machine is selected in such a way that none of the three electric machines exceeds their maximum possible torque and/or their maximum possible power. As a result, damage to the individual electric machines can be avoided.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Leistungsbeitrag der dritten Elektromaschine in der Weise gewählt, dass, wenn eine der beiden Antriebswelle des Fahrzeugs im Bremsbetrieb betrieben wird, die dritte Maschine in der Weise betrieben wird, dass das durch diese aufgebrachte Drehmoment betrags- und wirkrichtungsmäßig einem Bremsmoment an dieser Antriebswelle entspricht. Hierdurch kann ein Rekuperati- onsbetrieb der mit dieser Antriebswelle unmittelbar drehmomentübertragenden Elektromaschine vermieden werden. In a further advantageous embodiment of the method, a power contribution of the third electric machine is selected in such a way that, when one of the two drive shafts of the vehicle is operated in braking mode, the third machine is operated in such a way that the torque generated by it depends on the amount and corresponds in terms of effective direction to a braking torque on this drive shaft. In this way, a recuperation operation of the electric machine, which transmits torque directly with this drive shaft, can be avoided.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens sind die ersten Elemente die Planetenträger und die zweiten Elemente die Hohlräder, so dass die beiden Planetenradträger der beiden Planetengetriebe jeweils mit der Antriebswelle einer der beiden Spuren drehmomentübertragend verbunden sind und die beiden Hohlräder der beiden Planetengetriebe drehfest miteinander verbunden sind. Hierdurch kann eine besonders kompakte Bauweise und gleichzeitig eine hohe Übersetzung des Transfergetriebes erreicht werden.In a further advantageous embodiment of the method, the first elements are the planetary carriers and the second elements are the ring gears, so that the two planetary gear carriers of the two planetary gears are each connected to the drive shaft of one of the two tracks in a torque-transmitting manner and the two ring gears of the two planetary gears are connected to one another in a torque-proof manner . As a result, a particularly compact design and, at the same time, a high transmission ratio of the transfer gear can be achieved.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Lenk- und Antriebssystems weisen die Elektromaschinen Sensoren auf, mit denen diese thermisch überwacht werden können. Mittels solcher Sensoren kann vorzugsweise eine Regelung der Elektromaschinen in der Weise realisiert werden, dass eine thermische Belastung auf die Elektromaschinen definiert verteilt werden kann. In a further advantageous embodiment of the steering and drive system, the electric machines have sensors with which they can be thermally monitored. Such sensors can preferably be used to regulate the electric machines in such a way that a thermal load can be distributed in a defined manner over the electric machines.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Lenk- und Antriebssystems sind die Steuerungsmittel eingerichtet, um die von den Elektromaschinen aufgenommene Leistung zu bestimmen. Insbesondere können die Steuerungsmittel dafür Spannung und Stromfluss an wenigstens einer der Elektromaschinen bestimmen. In a further advantageous embodiment of the steering and drive system, the control means are set up to determine the power consumed by the electric machines. In particular, the control means can determine the voltage and current flow on at least one of the electrical machines.
Die im Vorhergehenden genannten Vorteile und weiteren Merkmale des ersten Aspekts der Erfindung gelten für die weiteren Aspekte der Erfindung entsprechend und umgekehrt.The advantages mentioned above and further features of the first aspect of the invention apply correspondingly to the further aspects of the invention and vice versa.
Weitere Merkmale und Vorteile werden nachfolgend in Bezug auf die Figuren beschrieben. Es zeigt wenigstens teilweise schematisch: Further features and advantages are described below with reference to the figures. It shows at least partially schematically:
Figur 1 ein Fahrzeug mit zwei Spuren und Radseitenlenkung; Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines Regelschemas für ein elektrisches Lenk- und Antriebssystem für ein Fahrzeug mit zwei Spuren und Radseitenlenkung;FIG. 1 shows a vehicle with two lanes and lateral wheel steering; FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a control scheme for an electric steering and drive system for a vehicle with two lanes and side-wheel steering;
Figur 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Lenk- und Antriebssystems für ein Fahrzeug mit zwei Spuren und Radseitenlenkung; FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of an electric steering and drive system for a vehicle with two lanes and wheel side steering;
Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines elektrischen Lenk- und Antriebssystems für ein Fahrzeug mit zwei Spuren; und FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of an electric steering and drive system for a vehicle with two lanes; and
Figur 5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Lenk- und Antriebssystems für ein Fahrzeug mit zwei Spuren; FIG. 5 shows a third exemplary embodiment of an electric steering and drive system for a vehicle with two lanes;
Figur 1 zeigt einen Bagger 31. Ein solcher Bagger 31 hat im Allgemeinen zwei Spuren und wird mittels Ketten angetrieben, welche auf Antriebselementen laufen. Figure 1 shows an excavator 31. Such an excavator 31 generally has two tracks and is driven by means of chains which run on drive elements.
Das Lenken wird bei einem solchen Kettenantrieb mittels einer sogenannten Radseitenlenkung bewerkstelligt. Hierbei drehen die beiden Ketten mit unterschiedlicher Drehzahl und ggf. sogar in unterschiedliche Richtungen. Die Antriebselemente 3 sind im Allgemeinen Teil eines elektrischen Lenk- und Antriebssystems. With such a chain drive, the steering is accomplished by means of a so-called lateral wheel steering. The two chains rotate at different speeds and possibly even in different directions. The drive elements 3 are generally part of an electric steering and drive system.
Für den Fachmann ist es selbstverständlich, dass sich die nachfolgend beschriebenen Lenk- und Antriebssysteme grundsätzlich auch für radgetriebene Fahrzeuge eignen, welche über keine Achsschenkellenkung verfügen. Sie eignen sich darüber hinaus nicht nur für Bagger, sondern auch für andere Fahrzeuge wie beispielsweise Schneemobile, Panzer, etc. It goes without saying for a person skilled in the art that the steering and drive systems described below are basically also suitable for wheel-driven vehicles which do not have an Ackermann steering. They are also not only suitable for excavators, but also for other vehicles such as snowmobiles, tanks, etc.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Regelschemas für ein solches elektrisches Lenk- und Antriebssystem 18 für ein Fahrzeug mit zwei Spuren und Radseitenlenkung, welches in detaillierten Ausführungsbeispielen in den Fig. 3 bis 5 dargestellt ist. FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a control scheme for such an electric steering and drive system 18 for a vehicle with two lanes and side-wheel steering, which is illustrated in detailed exemplary embodiments in FIGS.
Zur Vereinfachung der Darstellung werden in Fig. 2 lediglich die zur Funktion des Lenk- und Antriebssystems im Allgemeinen notwendigsten Vorrichtungen gezeigt. Detaillierte Ausführungsbeispiele werden in Bezug auf die Figuren 3 bis 5 unten beschrieben. To simplify the illustration, only the devices that are generally most necessary for the function of the steering and drive system are shown in FIG. Detailed embodiments are described in relation to Figures 3 to 5 below.
Die in Fig. 2 gezeigten Vorrichtungen sind ein erstes Antriebselement 3, welches in einem zweispurigen Fahrzeug der einen Spur zugeordnet wäre, ein zweites Antriebselement 4, welches in einem zweispurigen Fahrzeug der anderen Spur zugeordnet wäre, eine erste Antriebswelle 1 , welche mit dem ersten Antriebselement 3 drehmomentübertragend verbunden ist, eine zweite Antriebswelle 2, welche mit dem zweiten Antriebselement 4 drehmomentübertragend verbunden ist, wobei die beiden Antriebswellen 1 , 2 jeweils mit einem ersten Eingang und einem zweiten Eingang des Transfergetriebes 9 verbunden sind und über das Transfergetriebe 9 auch miteinander verbunden sind, wenn die dritte Elektromaschine 11 ein Stützmoment bereitstellt, eine erste Antriebsmaschine 7 und eine zweite Antriebsmaschine 8, welche jeweils mit der mit der ersten Antriebswelle 1 und der zweiten Antriebswelle 2 drehmomentübertragend verbunden sind, und eine dritte Elektromaschine 11 , welche mit einem dritten Eingang des Transfergetriebes 9 drehmomentübertragend verbunden ist. The devices shown in Fig. 2 are a first drive element 3, which would be assigned to one lane in a two-track vehicle, a second drive element 4, which would be assigned to the other lane in a two-track vehicle, a first drive shaft 1, which is connected to the first drive element 3 torque transmitting is connected, a second drive shaft 2, which is connected to the second drive element 4 in a torque-transmitting manner, wherein the two drive shafts 1, 2 are each connected to a first input and a second input of the transfer gear 9 and are also connected to one another via the transfer gear 9, if the third electric machine 11 provides a support torque, a first drive machine 7 and a second drive machine 8, which are each connected to the first drive shaft 1 and the second drive shaft 2 in a torque-transmitting manner, and a third electric machine 11, which is connected to a third input of the transfer gear 9 is torque-transmitting connected.
Des Weiteren sind in Fig. 2 Sensoren 26, 27, 28 dargestellt, welche durch Messung Ist- Werte an den Elektromaschinen feststellen können, insbesondere Ist-Werte der jeweils geregelten Größen. Darüber hinaus lassen sich vorzugsweise Stromstärke und Spannung an den Elektromaschinen 7, 8, 11 erfassen, um Komponentenleistungen zur Leistungsverteilung zu bestimmen. Hierzu können weitere Messmittel vorhanden sein - oder die Größen von Kennlinien der Komponenten erschlossen werden. Zur thermischen Regelung können des Weiteren thermische Sensoren an oder in den Elektromaschinen 7, 8, 11 vorhanden sein. Furthermore, sensors 26, 27, 28 are shown in FIG. 2, which can determine actual values on the electric machines by measuring, in particular actual values of the respectively controlled variables. In addition, the current intensity and voltage at the electrical machines 7, 8, 11 can preferably be detected in order to determine component performances for power distribution. Additional measuring equipment can be available for this purpose - or the sizes of characteristic curves of the components can be deduced. Furthermore, thermal sensors can be present on or in the electrical machines 7, 8, 11 for thermal regulation.
Sowohl die Sensoren 26, 27, 28 sowie weitere Messmittel und Sensoren als auch die elektrischen Maschinen 7, 8, 11 sind mit einer Steuerung, welche Steuermittel 25 aufweist, signalverbunden, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet wird. Both the sensors 26, 27, 28 and other measuring means and sensors as well as the electrical machines 7, 8, 11 are signal-connected to a controller which has control means 25, as indicated by the dashed lines.
Ein Mittel im Sinne der Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein und insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien, aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, so dass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann. Die Steuermittel 25 können des Weiteren Komponenten eines Lenk- und Antriebssystems 18 steuern. Im Nachfolgenden wird aber hauptsächlich eine Steuerung, insbesondere Regelung, der Elektromaschinen 7, 8, 11 zum Lenken eines Fahrzeugs und zur Leistungs- und/oder Lastverteilung zwischen den Elektromaschinen 7, 8, 1 1 in Bezug auf Fig. 2 beschrieben: A means within the meaning of the invention can be configured as hardware and/or software and in particular a processing unit (CPU) and/or a or have several programs or program modules. The CPU can be designed to process commands that are implemented as a program stored in a memory system, to detect input signals from a data bus and/or to emit output signals to a data bus. A storage system can have one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid-state and/or other non-volatile media. The program may be arranged to embody or be capable of performing the methods described herein such that the CPU can perform the steps of such methods. Furthermore, the control means 25 can control components of a steering and drive system 18 . In the following, however, a control, in particular regulation, of the electric machines 7, 8, 11 for steering a vehicle and for power and/or load distribution between the electric machines 7, 8, 11 is described with reference to FIG. 2:
Die erste Elektromaschine 7 und die zweite Elektromaschine 8 werden jeweils drehzahlgeregelt, d. h. der ersten Elektromaschine 7 wird ein Soll-Wert nS0n _i der Drehzahl vorgegeben und der zweiten Elektromaschine 8 wird ebenfalls ein Soll-Wert nS0n 2 vorgegeben. Diese Soll-Werte nS0n _i, nS0n 2 werden jeweils auf der Grundlage einer Lenkanforderung für das Fahrzeug vorgegeben. Ist das erste Antriebselement 3 Teil der linken Fahrspur in Fahrtrichtung des Fahrzeugs und das zweite Antriebselement 4 Teil der rechten Spur des Fahrzeugs in Fahrtrichtung, so wird zum Ausführen einer Linkskurve der Soll-Wert nsoii_i der ersten elektrischen Maschine 7 vermindert und der Soll-Wert nSoii 2 der zweiten elektrischen Maschine 8 erhöht - bei konstanter Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Zur Geradeausfahrt drehen die erste elektrische Maschine 7 und die zweite elektrische Maschine 8 im Wesentlichen mit gleicher Drehzahl. Daher werden diesen zur Geradeausfahrt Sollwerte nSoii_i, nsoii_2 vorgegeben, welche gleich sind. Statt der Sollwerte nSoii_i, nSoii 2 für die Drehzahl können auch Sollwerte MSoin , Msoii2 für das zu erzeugende Drehmoment als Einstellgrößen vorgegeben werden. Bei einer Regelung unter Vorgabe des zu erzeugenden Drehmoments unter Realbedingungen ist allerdings zu beachten, dass es Toleranzen in der internen Reibung der Kettenglieder gibt, die z.B. durch einseitige Verschmutzung oder Verschleiß (die Lebensdauer einer Kette beträgt typischerweise weniger als 1000 km) verstärkt werden kann. Dadurch kann es auch bei Geradeausfahrt zu unterschiedlichen Antriebsmomentanforderungen rechts und links kommen. Wesentlich ist, dass jeweils die Ist- Werte der geregelten Größe, nämlich der Drehzahl nist 1 , nist _2, wenigstens im Wesentlichen den Wert der Sollwerte nS0n _i, nS0n 2 annehmen. The first electric machine 7 and the second electric machine 8 are each speed-controlled, ie the first electric machine 7 is given a target value n S0 n_i of the speed and the second electric machine 8 is also given a target value n S0 n 2 . These target values n S0 n _i, n S0 n 2 are each specified on the basis of a steering request for the vehicle. If the first drive element 3 is part of the left lane in the direction of travel of the vehicle and the second drive element 4 is part of the right lane of the vehicle in the direction of travel, the setpoint value n so ii_i of the first electric machine 7 is reduced and the setpoint Value n S oii 2 of the second electric machine 8 increased - at constant vehicle speed. For driving straight ahead, the first electric machine 7 and the second electric machine 8 essentially rotate at the same speed. For this reason, setpoint values n s oii_i , n s o ii_2 , which are the same, are specified for driving straight ahead. Instead of setpoint values n s oii_i , n s oii 2 for the rotational speed, setpoint values M s oin , Msoii 2 for the torque to be generated can also be specified as setting variables. However, when controlling the torque to be generated under real conditions, it should be noted that there are tolerances in the internal friction of the chain links, which can be increased, for example, by dirt on one side or wear (the service life of a chain is typically less than 1000 km). This can result in different drive torque requirements on the right and left even when driving straight ahead. It is essential that the respective actual values of the controlled variable, namely the rotational speed nactual 1, nactual _2, at least essentially assume the value of the desired values n S0 n _i, n S0 n 2 .
Mithin werden an der ersten Antriebswelle 1 und der zweiten Antriebswelle 2 durch die erste Elektromaschine 7 und die zweite Elektromaschine 8 jeweils eine Drehzahl eingestellt, sodass an zwei der drei Eingänge des Transfergetriebes 9 die Drehzahl durch die Steuermittel 25 vorgegeben werden. Die Drehzahl an dem dritten Eingang des Transfergetriebes 9, welcher drehmomentübertragend mit der dritten Elektromaschine 11 verbunden ist, ist hierdurch festgelegt, und damit auch die Drehzahl einer Welle der dritten Elektromaschine 11 . A speed is therefore set on the first drive shaft 1 and the second drive shaft 2 by the first electric machine 7 and the second electric machine 8 , so that the speed at two of the three inputs of the transfer gear 9 is specified by the control means 25 . The speed at the third input of the transfer gear 9, which is connected to the third electric machine 11 in a torque-transmitting manner, is thereby fixed, and thus also the speed of a shaft of the third electric machine 11.
Die dritte Elektromaschine 11 wird daher durch die Vorgabe eines Sollwerts MS0n 3 für das von dieser Elektromaschine 11 bereitgestellte Drehmoment bei der an dem dritten Eingang zum Transfergetriebe 9 anliegenden Drehzahl gesteuert. Auch hier kann statt des Sollwerts M son 3 für das Drehmoment ein Sollwerte nS0n _3 für die zu bereitstellende Drehzahl als Einstellgröße vorgegeben werden. Wesentlich ist, dass der Steuer- bzw. Regelparameter Mist 3 wenigstens im Wesentlichen den Wert des Sollwerts MS0n 3 annimmt. The third electric machine 11 is therefore controlled by specifying a target value M S0 n 3 for the torque provided by this electric machine 11 at the speed present at the third input to the transfer gear 9 . Here, too, instead of the setpoint value M son 3 for the torque, a setpoint value n S0 n _3 for the speed to be provided can be specified as the setting variable. It is essential that the control or regulation parameter Mist 3 at least essentially assumes the value of the desired value M S0 n 3 .
Dreht die erste Antriebswelle 1 mit der gleichen Drehzahl wie die zweite Antriebswelle 2, so ist die Drehzahl an dem dritten Eingang des Transfergetriebes 9 und damit an der dritten Elektromaschine 11 gleich 0. Dreht die erste Antriebswelle 1 mit einer Drehzahl, welche verschieden ist von der Drehzahl der zweiten Antriebswelle 2, z. B. während einer Kurvenfahrt, so stellt sich an dem dritten Eingang des Transfergetriebes 9, und damit an der dritten Elektromaschine 11 , eine definierte Drehzahl ein. Diese Drehzahl wird durch die Differenz der Drehzahlen zwischen der ersten Antriebswelle 1 und der zweiten Antriebswelle 2 vorgegeben, da der dritte Eingang des Transfergetriebes 9 den einzigen Freiheitsgrad des Transfergetriebes 9 darstellt, welcher diese Drehzahldifferenz ausgleichen kann. If the first drive shaft 1 rotates at the same speed as the second drive shaft 2, the speed at the third input of the transfer gear 9 and thus at the third electric machine 11 is equal to 0. If the first drive shaft 1 rotates at a speed which is different from the Speed of the second drive shaft 2, z. B. during cornering, a defined speed occurs at the third input of the transfer gear 9, and thus at the third electric machine 11. This speed is determined by the difference in the speeds between the first drive shaft 1 and the second drive shaft 2, since the third input of the transfer gear 9 represents the only degree of freedom of the transfer gear 9 which can compensate for this speed difference.
Unabhängig davon, welche Drehzahl sich am dritten Eingang des Transfergetriebes 9 einstellt, kann durch das Bereitstellen eines Stützmoments an dem dritten Eingang durch die dritte Elektromaschine 11 ein Leistungsfluss von der ersten Antriebswelle 1 zu der zweiten Antriebswelle 2 oder umgekehrt eingestellt werden. Ein solcher Leistungsfluss kann zur Regelung der Leistungs- und/oder Lastverteilung zwischen der ersten Elektromaschine 7 und der zweiten Elektromaschine 8 eingesetzt werden. Insbesondere kann hierdurch eine Effizienz des elektrischen Lenk- und Antriebssystems 18 optimiert werden, beispielsweise indem die Elektromaschinen 7, 8, 11 jeweils in optimierten Betriebspunkten betrieben werden. Darüber hinaus können Spitzenlasten an der ersten Elektromaschine 7 oder an der zweiten Elektromaschine 8 jeweils durch die anderen vorhandenen Elektromaschinen ausgeglichen werden, sodass jede einzelne der Elektromaschinen 7,8, 11 lediglich geringer dimensioniert werden kann. In ähnlicher Weise ist eine Verteilung thermischer Energie zwischen den Elektromaschinen möglich. Darüber hinaus können die erste Elektromaschine 7 oder die zweite Elektromaschine 8 gezielt entlastet werden. Irrespective of the rotational speed set at the third input of the transfer gear 9, a power flow from the first drive shaft 1 to the second drive shaft 2 or vice versa can be set by the third electric machine 11 providing a support torque at the third input. Such a power flow can be used to regulate the power and/or load distribution between the first electric machine 7 and the second electric machine 8 . In this way, in particular, the efficiency of the electric steering and drive system 18 can be optimized, for example by the electric machines 7, 8, 11 being operated at optimized operating points. In addition, peak loads on the first electric machine 7 or on the second electric machine 8 can be compensated by the other existing electric machines, so that each of the electric machines 7, 8, 11 can only be dimensioned smaller. Similarly, a distribution of thermal energy possible between the electric machines. In addition, the first electric machine 7 or the second electric machine 8 can be relieved in a targeted manner.
Je nachdem, in welche Richtung das Stützmoment an dem dritten Eingang des Transfergetriebes 9 wirkt, stellt sich ein Leistungsfluss von der ersten Antriebswelle 1 zu der zweiten Antriebswelle 2 oder umgekehrt ein. Von dort wird der Leistungsfluss über die jeweilige drehmomentübertragende Verbindung zum zweiten Antriebelement 4 oder beispielsweise bei Bremsmanövern des Fahrzeuges zur zweiten Elektromaschine 8 übertragen bzw. umgekehrt von Antriebswelle 1 weiter zum ersten Antriebselement 3 oder zur ersten Elektromaschine 7 übertragen. Depending on the direction in which the support torque acts on the third input of the transfer gear 9, a power flow occurs from the first drive shaft 1 to the second drive shaft 2 or vice versa. From there, the power flow is transmitted via the respective torque-transmitting connection to the second drive element 4 or, for example, to the second electric machine 8 during braking maneuvers of the vehicle or, conversely, from the drive shaft 1 to the first drive element 3 or to the first electric machine 7 .
Drehen die erste Antriebswelle 1 und die zweite Antriebswelle 2 mit unterschiedlicher Drehzahl, beispielsweise während einer Kurvenfahrt eines Fahrzeugs, stellt sich, wie im Vorhergehenden beschrieben, eine definierte Drehzahl an dem dritten Eingang des T rans- fergetriebes 9 ein. If the first drive shaft 1 and the second drive shaft 2 rotate at different speeds, for example while a vehicle is cornering, a defined speed occurs at the third input of the transfer gear 9, as described above.
Durch das Bereitstellen eines Stützmoments kann in diesem Fall nicht nur ein Leistungstransfer zwischen den beiden Fahrzeugseiten bzw. Antriebswellen 1 , 2 eingestellt werden, sondern, es kann, durch Bereitstellen einer Leistung am dritten Eingang des Transfergetriebes 9, zusätzliche Leistung in das Lenk- und Antriebssystem 18 eingebracht werden oder, insbesondere in einem Rekuperationsbetrieb der dritten Elektromaschine 11 , aus diesem herausgenommen werden. Sowohl das Stützmoment wie das Bereitstellen einer Leistung an dem dritten Eingang des Transfergetriebes 9 kann durch die Vorgabe des Sollwerts MS0n _3 des Drehmoments für die Regelgröße Mist 3 der dritten Elektromaschine 11 bewerkstelligt werden. In this case, by providing a support torque, not only can a power transfer be set between the two sides of the vehicle or drive shafts 1, 2, but additional power can be fed into the steering and drive system by providing power at the third input of the transfer gear 9 18 are introduced or, in particular in a recuperation operation of the third electric machine 11, are removed from this. Both the support torque and the provision of power at the third input of the transfer gear 9 can be accomplished by specifying the setpoint M S0 n_3 of the torque for the controlled variable Mist 3 of the third electric machine 11 .
Durch das Bereitstellen einer Leistung durch die dritte Elektromaschine 11 und dem damit einhergehenden zusätzlichen Leistungsfluss von oder zu der dritten Elektromaschine 11 kann eine Leistungs- oder Last(um)verteilung zwischen den drei Elektromaschinen 7,8, 11 vorgenommen werden. Dadurch, dass die Elektromaschine 11 nur bei einer vorgegebenen Drehzahl am dritten Eingang des Transfergetriebes 9 Leistung beisteuern kann reduziert sich der Leistungsausgleich durch das Stützmoment der Elektromaschine 11 bei gleichen Drehzahlen der ersten und zweiten Antriebswellen 1 , 2, d.h. bei geradeausfahrt, auf die Elektromaschinen 7 und 8. Vorzugsweise werden mittels der Sensoren 26, 27, 28 Ist-Werte an den Wellen der Elektromaschinen 7, 8, 11 gemessen, welche über Signalleitungen ebenfalls an die Steuermittel 25 übertragen werden. Des Weiteren werdenden Elektromaschinen 7, 8, 1 1 vorzugsweise Ströme und Spannungsabfälle sowie Ist-Temperaturen gemessen und ebenfalls über die Signalleitung an die Steuermittel 25 übertragen. Vorzugsweise werden diese Ist- Wertenist 1 , nist _2, MiSt_3, zur Regelung der Elektromaschinen 7, 8, 11 eingesetzt. Im Nachfolgenden werden einige Beispiele zu Steuerungszuständen des elektrischen Lenk- und Antriebssystems gegeben: By providing power through the third electric machine 11 and the associated additional power flow from or to the third electric machine 11, a power or load (re)distribution between the three electric machines 7, 8, 11 can be undertaken. Due to the fact that the electric machine 11 can only contribute power at a predetermined speed at the third input of the transfer gear 9, the power compensation is reduced by the support torque of the electric machine 11 at the same speeds of the first and second drive shafts 1, 2, i.e. when driving straight ahead, on the electric machines 7 and 8 Sensors 26, 27, 28 are preferably used to measure actual values on the shafts of electric machines 7, 8, 11, which are also transmitted to control means 25 via signal lines. Furthermore, currents and voltage drops as well as actual temperatures are preferably measured in the electric machines 7, 8, 11 and also transmitted to the control means 25 via the signal line. These actual values actual 1, nactual _2, Mi S t_3 are preferably used to control the electric machines 7, 8, 11. Below are some examples of control states of the electric steering and drive system:
In einem ersten Beispiel soll bei Geradeausfahrt bei gleicher Leistungsanforderung an die Antriebselemente 3,4 eine gleichmäßige Leistungs- und/oder Lastverteilung zwischen der ersten Elektromaschine 7 und der zweiten Elektromaschine 8 erreicht werden. In diesem Fall werden die erste Elektromaschine 7 und die zweite Elektromaschine 8 so betrieben, dass die erste Antriebswelle 1 und die zweite Antriebswelle 2 die gleiche Drehzahl aufweisen und die dritte Elektromaschine wird lastfrei betrieben. In a first example, a uniform power and/or load distribution between the first electric machine 7 and the second electric machine 8 is to be achieved when driving straight ahead with the same power demand on the drive elements 3 , 4 . In this case, the first electric machine 7 and the second electric machine 8 are operated in such a way that the first drive shaft 1 and the second drive shaft 2 have the same speed and the third electric machine is operated without a load.
In einem zweiten Beispiel soll bei Geradeausfahrt ein Leistungsfluss von der ersten Elektromaschine 7 zum gegenüber liegenden Antriebselement 4erfolgen. Beispielsweise ist dies bei ungleichen Leistungsanforderungen an die Antriebselemente 3, 4 sinnvoll. Auch in diesem Fall wird die erste Elektromaschine 7 und die zweite Elektromaschine 8 in der Weise betrieben, dass die erste Antriebswelle 1 und die zweite Antriebswelle 2 mit der gleichen Drehzahl drehen. Darüber hinaus wird durch die dritte Elektromaschine 1 1 ein Stützmoment an dem dritten Eingang des Transfergetriebes 9 bereitgestellt, in der Weise, dass die Leistung der ersten Elektromaschine 7 erhöht werden kann und die Leistung der zweiten Elektromaschine 8 in gleichem Maße vermindert werden kann, ohne dass dies eine Veränderung der Drehzahlen an beiden Antriebswelle nach sich zieht. In a second example, when driving straight ahead, power should flow from the first electric machine 7 to the opposite drive element 4 . For example, this makes sense when the power requirements for the drive elements 3, 4 are unequal. In this case, too, the first electric machine 7 and the second electric machine 8 are operated in such a way that the first drive shaft 1 and the second drive shaft 2 rotate at the same speed. In addition, the third electric machine 1 1 provides a support torque at the third input of the transfer gear 9 in such a way that the power of the first electric machine 7 can be increased and the power of the second electric machine 8 can be reduced to the same extent without This entails a change in the speeds on both drive shafts.
In einem dritten Beispiel soll während einer Kurvenfahrt ein Leistungsfluss von der zweiten Elektromaschine 8 zum gegenüber liegenden Antriebselement 3 ausgebildet werden. Dies ist beispielsweise in einer Rechtskurve, wo sich die Leistungsanforderung an das kurvenäußere Antriebelement 3 erhöht und dass kurveninnere Antriebselement 4 gebremst werden muss Handelt es sich um eine Rechtskurve, so wird die zweite Elektromaschine 8 in der Weise betrieben, dass die zweite Antriebswelle 2 eine geringere Drehzahl als die erste Antriebswelle 1 aufweist. Gleichzeitig wird ein Stützmoment durch die dritte Elektromaschine 1 1 am dritten Eingang des Transfergetriebes 9 bereitgestellt, in der Weise, dass es bremsend auf Antriebswelle 2 und beschleunigend auf Antriebswelle 1 wirkt, und somit ein Leistungsfluss von der kurveninneren Antriebswelle 2 zur kurvenäußeren Antriebswelle 1 ermöglicht. Durch die Wahl der geeigneten Momenthöhe an der dritten Elektromaschine 11 kann die Bremsleistung von Antriebselement 4 auf Antriebselement 3 übertragen und dort als zusätzliche Antriebsleistung zur ersten Elektromaschine 7 genutzt werden, und zusätzlich kann noch Leistung von der kurveninnere Elektromaschine 8 über das Transfergetriebe 9 ebenfalls auf das Antriebelement 3 übertragen werden. All dies führt zusammen mit der Tatsache, dass jetzt die dritte Elektromaschine 11 zusätzlich Leistung ins System einbringt, zu einer Reduktion der Leistungsanforderung an der kurvenäußeren ersten Elektromaschine 7 und damit zu deren Entlastung. Darüber hinaus muss die zweite Elektromaschine 8 nicht im Rekuperationsmodus betrieben werden, sondern kann aktiv zur mechanischen Leistungsbilanz beitragen. In a third example, a power flow is to be formed from the second electric machine 8 to the opposite drive element 3 while cornering. This is the case, for example, in a right-hand curve, where the power demand on the drive element 3 on the outside of the curve increases and the drive element 4 on the inside of the curve has to be braked. If it is a right-hand curve, the second electric machine 8 is operated in such a way that the second drive shaft 2 has a lower Speed than the first drive shaft 1 has. At the same time, a support torque is provided by the third electric machine 11 at the third input of the transfer gear 9 in such a way that it braking on drive shaft 2 and accelerating on drive shaft 1, thus enabling a power flow from the drive shaft 2 on the inside of the curve to the drive shaft 1 on the outside of the curve. By selecting the appropriate level of torque on the third electric machine 11, the braking power can be transferred from the drive element 4 to the drive element 3 and used there as additional drive power for the first electric machine 7, and power can also be transferred from the electric machine 8 on the inside of the curve via the transfer gear 9 to the Drive element 3 are transmitted. All of this, together with the fact that the third electric machine 11 now brings additional power into the system, leads to a reduction in the power demand on the first electric machine 7 on the outside of the curve and thus to its relief. In addition, the second electric machine 8 does not have to be operated in recuperation mode, but can actively contribute to the mechanical power balance.
Vorzugsweise wird die Leistungsverteilung zwischen der zweiten Elektromaschine 8 und der ersten Elektromaschine 7 so eingestellt, dass beide Elektromaschinen 7, 8 eine gleichmäßige Leistungs- und/oder Lastanforderung aufweisen. Weiter vorzugsweise wird beispielsweise bei der eben beschriebenen Rechtskurve die Leistung an der zweiten Elektromaschine 8 und/oder an der dritten Elektromaschine 11 so lange erhöht, bis eine oder beide Leistungen den Leistungswert erreichen, welcher von der ersten Elektromaschine 7 bereitgestellt werden muss. Für Linkskurven erfolgt die Erhöhung der Leistungen bzw. Leistungseinstellung über die Elektromaschinen 7 und 11. Vorzugsweise werden die drei Elektromaschinen 7, 8, 11 in der Weise betrieben, dass zumindest die zwei höchsten Leistungsanforderungen an die drei Elektromaschinen in vergleichbarer Höhe sind, so dass zwei Elektromaschinen den gleichen Leistungswert aufbringen müssen.. Weiter vorzugsweise werden die drei Elektromaschinen 7, 8, 11 in der Weise betrieben, dass keine der Elektromaschinen 7, 8, 11 ihr maximal mögliches Drehmoment und/oder ihre maximal mögliche Leistung überschreiten. The power distribution between the second electric machine 8 and the first electric machine 7 is preferably set in such a way that both electric machines 7, 8 have a uniform power and/or load requirement. More preferably, for example in the right turn just described, the power at the second electric machine 8 and/or at the third electric machine 11 is increased until one or both powers reach the power value that must be provided by the first electric machine 7 . For left-hand bends, the power or power setting is increased via the electric machines 7 and 11. The three electric machines 7, 8, 11 are preferably operated in such a way that at least the two highest power requirements for the three electric machines are at a comparable level, so that two Electric machines have to generate the same power value. More preferably, the three electric machines 7, 8, 11 are operated in such a way that none of the electric machines 7, 8, 11 exceed their maximum possible torque and/or their maximum possible power.
In einem vierten Beispiel wird bei einer Kurvenfahrt eine der Spuren des Fahrzeugs im Bremsbetrieb betrieben, im vorliegenden Beispiel die rechte Spur. In diesem Fall werden die entsprechenden Drehzahlen an der ersten Antriebswelle 1 und an der zweiten Antriebswelle 2 durch die ersten und zweiten Elektromaschinen 7, 8 eingestellt und die dritte Elektromaschine 11 wird in der Weise betrieben, dass das durch diese aufgebrachte Drehmoment betrags- und wirkungsmäßig zumindest bei einer Rechtskurve einem bereitzustellenden Bremsmoment an Antriebselement 4 und somit der zweiten Antriebswelle 2 bzw. bei einer Linkskurve einem bereitzustellenden Bremsmoment an Antriebselement 3 und somit der ersten Antriebswelle 1 entspricht. In a fourth example, when cornering, one of the lanes of the vehicle is operated in the braking mode, in the present example the right lane. In this case, the corresponding speeds on the first drive shaft 1 and on the second drive shaft 2 are set by the first and second electric machines 7, 8 and the third electric machine 11 is operated in such a way that the torque applied by it is at least effective in terms of amount and effect one at a right turn braking torque to be provided on drive element 4 and thus the second drive shaft 2 or, in the case of a left turn, a braking torque to be provided on drive element 3 and thus the first drive shaft 1.
Figur 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Lenk- und Antriebssystems 18 für ein Fahrzeug mit zwei Spuren und Radseitenlenkung. FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of an electric steering and drive system 18 for a vehicle with two lanes and side-wheel steering.
Das in Fig. 3 gezeigte elektrische Lenk- und Antriebssystem koppelt drei Elektromaschinen 7, 8, 11 über ein Transfergetriebe 9, welches zwei miteinander verschaltete Planetengetriebe aufweist. The electric steering and drive system shown in FIG. 3 couples three electric machines 7, 8, 11 via a transfer gear 9, which has two planetary gears connected to one another.
Beide Planetengetriebe weisen jeweils ein Sonnenrad 14, 15, ein Hohlrad 16, 17 und einen Planetenträger 12, 13, der die Planetenräder trägt, auf. Die beiden Planetengetriebe sind über die beiden Hohlräder 16, 17 drehmomentübertragend verbunden. Hierfür sind die Hohlräder 16, 17 drehfest miteinander verbunden bzw. als ein einziges Hohlrad 16, 17 ausgebildet. Der Planetenträger 12 des in Fig. 3 links abgebildeten Planetengetriebes ist mit einer ersten Antriebswelle 1 drehfest verbunden, der Planetenträger 13 des in Fig. 3 rechten Planetengetriebes ist mit einer zweiten Antriebswelle 2 drehfest verbunden. Auch die erste Antriebswelle 1 kann mittels eines Getriebes 5 mit einer ersten Elektromaschine 7 der drei Elektromaschinen drehmomentübertragend gekoppelt werden. Insbesondere handelt es sich hierbei um ein von der ersten Elektromaschine 7 zu der ersten Antriebswelle 1 drehzahlminderndes Getriebe, d.h. ein Getriebe, welches eine von der ersten Elektromaschine 7 bereitgestellte Drehzahl bis zur ersten Antriebswelle 1 vermindert und entsprechend das Drehmoment steigert. Both planetary gears each have a sun gear 14, 15, a ring gear 16, 17 and a planet carrier 12, 13, which carries the planet gears. The two planetary gears are connected via the two ring gears 16, 17 in a torque-transmitting manner. For this purpose, the ring gears 16, 17 are connected to one another in a rotationally fixed manner or are designed as a single ring gear 16, 17. The planet carrier 12 of the planetary gear shown on the left in FIG. 3 is non-rotatably connected to a first drive shaft 1 , the planet carrier 13 of the planetary gear on the right in FIG. The first drive shaft 1 can also be coupled in a torque-transmitting manner to a first electric machine 7 of the three electric machines by means of a transmission 5 . In particular, this is a speed-reducing transmission from the first electric machine 7 to the first drive shaft 1, i.e. a transmission which reduces a speed provided by the first electric machine 7 up to the first drive shaft 1 and correspondingly increases the torque.
Vorzugsweise weist dieses erste Getriebe 5 zwei Gänge auf. Die beiden jeweiligen Übersetzungen sind in Fig. 3 durch Umrandung mit unterschiedlicher Strichlierung dargestellt. Geschaltet werden die beiden Gänge vorzugsweise über jeweils eine Kupplung 19. In entsprechender Weise ist der zweite Elektromotor 8 mit der zweiten Antriebswelle 2 über das zweite Getriebe 6, welches ebenfalls vorzugsweise drehzahlmindernd ist, drehmomentübertragend verbunden. Auch dieses zweite Getriebe 6 weist vorzugsweise zwei Gänge auf, weiter vorzugsweise mit der gleichen Übersetzung wie die Gänge des ersten Getriebes 5. Weiter vorzugsweise werden auch diese beiden Gänge mit jeweils einer Kupplung 20 geschaltet. Die dritte Elektromaschine 11 ist über ein drittes Getriebe 10 mit einem Sonnenrad 14 des Transfergetriebes 9 drehmomentübertragend verbunden. Vorzugsweise handelt es sich auch bei diesem dritten Getriebe 10 um ein von der Elektromaschine 11 zu dem Sonnenrad 14 hin drehzahlmindernden Getriebe, welches entsprechend das bereitgestellte Drehmoment erhöht. In Fig. 3 ist dieses mit der dritten Elektromaschine 11 drehmomentübertragend verbundene Sonnenrad das linke Sonnenrad 14, wohingegen das rechte Sonnenrad, d. h. das Sonnenrad 15 des rechten Planetengetriebes, gehäusefest, d. h. drehfest gelagert ist. In vorteilhafter Weise weist das dritte Getriebe 10 ein nicht dargestelltes Trennelement auf, durch das die Verbindung zwischen der dritten Elektromaschine 11 und dem Transfergetriebe 9 getrennt wird. Dies ist dann vorteilhaft, wenn aufgrund eines Fehlers die dritte Elektromaschine 11 nicht mehr gedreht werden kann und somit den Fahrzeugantrieb blockieren würde. Somit lässt sich die dritte Elektromaschine 11 abkoppeln und die erste und zweite Elektromaschine 7, 8 treiben die Antriebswellen 1 , 2 an. This first transmission 5 preferably has two gears. The two respective translations are shown in Fig. 3 by a border with different dashed lines. The two gears are preferably shifted via a clutch 19. In a corresponding manner, the second electric motor 8 is connected to the second drive shaft 2 via the second transmission 6, which is also preferably speed-reducing, in a torque-transmitting manner. This second gear 6 preferably also has two gears, more preferably with the same gear ratio as the gears of the first gear 5. More preferably, these two gears are also shifted with a clutch 20 each. The third electric machine 11 is connected via a third gear 10 to a sun gear 14 of the transfer gear 9 in a torque-transmitting manner. Preferably, this third transmission 10 is also a transmission that reduces the speed of rotation from the electric machine 11 to the sun wheel 14 and correspondingly increases the torque provided. In FIG. 3, this sun gear, which is connected in a torque-transmitting manner to the third electric machine 11, is the left sun gear 14, whereas the right sun gear, ie the sun gear 15 of the right planetary gear, is mounted fixed to the housing, ie non-rotatably. The third transmission 10 advantageously has a separating element, not shown, through which the connection between the third electric machine 11 and the transfer transmission 9 is separated. This is advantageous when, due to a fault, the third electric machine 11 can no longer be rotated and the vehicle drive would therefore be blocked. The third electric machine 11 can thus be uncoupled and the first and second electric machines 7, 8 drive the drive shafts 1, 2.
Die erste Antriebswelle 1 ist mit ihrem ersten Antriebselement 3 vorzugsweise über ein erstes weiteres Planetengetriebe 21 drehmomentübertragend verbunden. Des Weiteren ist in dieser Verbindung vorzugsweise eine halbstarre Kupplung 23 zwischengeschaltet.The first drive shaft 1 is preferably connected in a torque-transmitting manner to its first drive element 3 via a first further planetary gear 21 . Furthermore, a semi-rigid coupling 23 is preferably interposed in this connection.
Weiter vorzugsweise wird die erste Antriebswelle 1 mittels einer ersten Bremse 29 gebremst. More preferably, the first drive shaft 1 is braked by means of a first brake 29 .
Entsprechend ist die zweite Antriebswelle 2 mit dem zweiten Antriebselement 4 vorzugsweise über ein zweites weiteres Planetengetriebe 22 und ebenfalls weiter vorzugsweise über eine zweite halbstarre Kupplung 24 drehmomentübertragend verbunden. Auch die zweite Antriebswelle 2 kann mittels einer zweiten Bremse 30 gebremst werden. Correspondingly, the second drive shaft 2 is connected in a torque-transmitting manner to the second drive element 4 preferably via a second further planetary gear 22 and likewise more preferably via a second semi-rigid clutch 24 . The second drive shaft 2 can also be braked by means of a second brake 30 .
Vorzugsweise wird der Betrieb der drei Elektromaschinen 7, 8, 11 mittels geeigneter Sensoren überwacht. Insbesondere wird die erste Elektromaschine 7 durch einen ersten Drehzahlsensor 27, die zweite Elektromaschine 8 durch einen zweiten Drehzahlsensor 28 überwacht. Diese Drehzahlsensoren 27, 28 bestimmen die Ist-Werte der jeweils an den Wellen der Elektromaschine 7, 8 anliegenden Drehzahl nist _i, nist 2- Ein dritter Sensor 26 überwacht vorzugsweise die dritte Elektromaschine 11 und bestimmt ein an deren Welle anliegendes Ist-Drehmoment Mist j- Die jeweiligen Ist-Werte werden einem Steuerungsmittel 25, welches insbesondere als Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, bereitgestellt, wie durch die gepunkteten Linien in Fig. 3 angedeutet ist und in Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurde. Des Weiteren sind die Steuermittel 25 mit den drei Elektromaschinen 7, 8, 11 signalverbunden. Zum einen liefern diese Ist-Werte der Stromstärken, und Spannungsabfälle sowie Ist-Werte der Temperaturen der Elektromaschinen 7, 8, 11 an die Steuermittel, zum anderen werden die drei Elektromaschinen 7, 8, 11 von den Steuerungsmitteln 25 gesteuert bzw. geregelt. Dabei sind für die drei Elektromaschinen 7, 8, 11 jeweils ein Drehmoment MSOII_I , MSoii_2, MSOii_3 Oder eine Drehzahl nSoiu, nsoii_2, nSoii_3 als Einstellgröße möglich. The operation of the three electric machines 7, 8, 11 is preferably monitored by means of suitable sensors. In particular, the first electric machine 7 is monitored by a first speed sensor 27 , and the second electric machine 8 is monitored by a second speed sensor 28 . These speed sensors 27, 28 determine the actual values of the speed nact_i, nact2 present on the shafts of the electric machine 7, 8. A third sensor 26 preferably monitors the third electric machine 11 and determines an actual torque Mist j present on its shaft - The respective actual values are provided to a control means 25, which is designed in particular as a data processing device, as indicated by the dotted lines in Fig. 3 and with reference to Fig. 2 was described. Furthermore, the control means 25 are signal-connected to the three electric machines 7, 8, 11. On the one hand these deliver actual values of the current strengths and voltage drops as well as actual values of the temperatures of the electric machines 7, 8, 11 to the control means, on the other hand the three electric machines 7, 8, 11 are controlled or regulated by the control means 25. A torque M SOII_I , M SOII_2 , M SOII_3 or a speed n SOII_2 , n SOII_2 , n SOII_3 are possible as setting variables for the three electric machines 7 , 8 , 11 .
Vorzugsweise sind die Steuermittel 25 auch mit Aktoren der anderen Stellelemente des Lenk- und Antriebssystems 18 signalübertragend zu deren Steuerung bzw. Regelung verbunden, insbesondere mit den Kupplungen 19, 20 und den Bremsen 29, 30. The control means 25 are preferably also connected in a signal-transmitting manner to actuators of the other actuating elements of the steering and drive system 18 in order to control or regulate them, in particular to the clutches 19, 20 and the brakes 29, 30.
Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines elektrischen Lenk- und Antriebssystems 18 für ein Fahrzeug mit zwei Spuren und Radseitenlenkung. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3. Entsprechende Elemente sind gleich bezeichnet. FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of an electric steering and drive system 18 for a vehicle with two lanes and side-wheel steering. This exemplary embodiment essentially corresponds to the first exemplary embodiment according to FIG. 3. Corresponding elements are identified in the same way.
Im Unterschied hierzu wird das dritte Getriebe 10 durch ein Ritzel um Kegelräder gebildet, wobei das Kegelritzel durch die Welle der dritten Elektromaschine 11 angetrieben wird und die Sonnenräder 14, 15 durch die Kegelräder 32, 33 betätigt werden, insbesondere mit diesen drehfest verbunden sind. Auch sind in diesem Ausführungsbeispiel die Hohlräder 16, 17 des Planetengetriebes 9 mit jeweils einer der ersten Antriebswelle 1 und der zweiten Antriebswelle 2 drehfest verbunden und die Planetenräder des Transfergetriebes 9 werden über die Planetenträger 12, 13 gekoppelt, wobei die beiden Planetenträger 12, 13 drehfest verbunden sind. Auch hier kann in vorteilhafter Weise ein nicht dargestelltes Trennelement zwischen der dritten Elektromaschine 11 und dem Transfergetriebe 9 vorgesehen sein. In contrast to this, the third transmission 10 is formed by a pinion around bevel gears, the bevel pinion being driven by the shaft of the third electric machine 11 and the sun gears 14, 15 being actuated by the bevel gears 32, 33, in particular being non-rotatably connected to them. In this exemplary embodiment, the ring gears 16, 17 of the planetary gear 9 are also connected in a torque-proof manner to one of the first drive shaft 1 and the second drive shaft 2, and the planetary gears of the transfer gear 9 are coupled via the planet carriers 12, 13, with the two planet carriers 12, 13 being torque-proof are connected. Here, too, a separating element (not shown) can advantageously be provided between the third electric machine 11 and the transfer gear 9 .
Figur 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Lenk- und Antriebssystems 18 für ein Fahrzeug mit zwei Spuren und Radseitenlenkung. Entsprechende Elemente sind gleich wie in Fig. 3 und 4 bezeichnet. FIG. 5 shows a third exemplary embodiment of an electric steering and drive system 18 for a vehicle with two lanes and wheel side steering. Corresponding elements are numbered the same as in Figs.
Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 besteht das dritte Getriebe 10 aus zwei Stirnzahnrädern, welche auf der gleichen Welle angeordnet sind, welche wiederum von der dritten Elektromaschine 11 betrieben wird. Auch hier kann in vorteilhafter Weise ein nicht dargestelltes Trennelement zwischen der dritten Elektromaschine 11 und dem Transfergetriebe 9 vorgesehen sein. In contrast to the second exemplary embodiment according to FIG. 4, the third transmission 10 consists of two spur gears, which are arranged on the same shaft, which in turn is operated by the third electric machine 11. Again, in advantageous Way a not shown separating element between the third electric machine 11 and the transfer gear 9 may be provided.
Eines der zwei Stirnräder auf der Welle kämmt hierbei mit einem weiteren Stirnrad, welches mit dem Sonnenrad 14 eines der beiden Planetengetriebe des Transfergetriebes 19 drehfest verbunden ist. Das zweite Stirnrad auf der Welle in ist über das eine Getriebestufe bestehend aus dem dritten Stirnrad mit einem weiteren Stirnrad verbunden, das drehfest an das zweite Sonnenrad 15 des zweiten Planetengetriebes des Transfergetriebes 9 gekoppelt ist. One of the two spur gears on the shaft meshes with another spur gear, which is non-rotatably connected to the sun gear 14 of one of the two planetary gears of the transfer gear 19 . The second spur gear on the shaft in FIG.
Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den Ausführungsbeispielen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung mindestens eines Ausführungsbeispiels gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. In addition, it should be noted that the exemplary embodiments are only examples and are not intended to limit the scope, applications and structure in any way. Rather, the above description gives the person skilled in the art a guideline for the implementation of at least one exemplary embodiment, with various changes, in particular with regard to the function and arrangement of the described components, being able to be made without departing from the scope of protection as it results from the claims and these equivalent combinations of features.
Bezugszeichenliste erste Antriebswelle zweite Antriebswelle erstes Antriebselement zweites Antriebselement erstes Getriebe zweites Getriebe erste Elektromaschine zweite Elektromaschine List of reference symbols first drive shaft second drive shaft first drive element second drive element first gear second gear first electric machine second electric machine
Transfergetriebe drittes Getriebe dritte Elektromaschine , 13 Planetenradträger , 15 Sonnenrad , 17 Hohlrad Transfer gear third gear third electric machine, 13 planet carrier, 15 sun gear, 17 ring gear
Lenk- und Antriebssystem erste Kupplung zweite Kupplung erstes weiteres Planetengetriebe zweites weiteres Planetengetriebe erste halbstarre Kupplung zweite halbstarre Kupplung Steering and drive system first clutch second clutch first further planetary gear second further planetary gear first semi-rigid clutch second semi-rigid clutch
Steuermittel dritter Sensor erster Sensor zweiter Sensor erste Bremse zweite Bremse Control means third sensor first sensor second sensor first brake second brake
Fahrzeug , 33 Kegelrad Vehicle , 33 bevel gear

Claims

- 23 - - 23 -
Patentansprüche Verfahren zum Steuern eines elektrifizierten Lenk- und Antriebssystems (18) für ein Fahrzeug mit zwei Spuren und Radseitenlenkung, welches Antriebselemente (3, 4) für Fahrketten oder für Räder, ein Transfergetriebe (9), und zwei Antriebswellen (1 , 2) aufweist, wobei eine erste Antriebswelle (1) mit einem Antriebselement (3) der einen Spur und einer ersten Elektromaschine (7) drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist und eine zweite Antriebswelle (2) mit einem Antriebselement (4) der anderen Spur und einer zweiten Elektromaschine (8) drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist, und wobei beide Antriebswellen (1 , 2) mit dem Transfergetriebe (9) drehmomentübertragend verbunden sind, und wobei das Transfergetriebe (9) zwei, insbesondere spiegelsymmetrisch angeordnete, Planetengetriebe mit jeweils den Elementen Sonnenrad, Planetenradträger und Hohlrad aufweist, wobei zwei gleiche erste Elemente (12, 13) der beiden Planetengetriebe jeweils mit einer der beiden Antriebswellen (1 , 2) drehmomentübertragend verbunden sind, wobei zwei gleiche zweite Elemente (16, 17) der beiden Planetengetriebe drehfest miteinander verbunden sind, und wobei ein drittes Element (14) des einen Planetengetriebes mit einer dritten Elektromaschine (11 ) drehmomentübertragend verbunden ist und ein gleiches drittes Element (15) des anderen Planetengetriebes mit der dritten Elektromaschine (11 ) drehmomentübertragend verbunden ist oder gehäusefest ist, wobei zwei der drei Elektromaschinen, insbesondere die erste Elektromaschine (7) und die zweite Elektromaschine (8), in Abhängigkeit einer Lenkanforderung drehzahlgeregelt werden, so dass auch eine Drehzahl an der verbleibenden, insbesondere dritten, Elektromaschine (11) festgelegt ist, wobei die verbleibende, insbesondere dritte, Elektromaschine (11 ) momentengeregelt wird, um eine vorgegebene Leistungs- und/oder Lastverteilung zwischen den zwei Elektromaschinen, insbesondere der ersten Elektromaschine (7) und der zweiten Elektromaschine (8), einzustellen. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Leistungs- und/oder Lastverteilung in der Weise vorgegeben wird, um eine Effizienz des elektrischen Lenk- und Antriebssystems zu optimieren und/oder um eine thermische Verteilung zwischen der ersten Elektromaschine (7), der zweiten Elektromaschine (8) und/oder der dritten Elektromaschine (11 ) einzuregeln und/oder um eine der Elektromaschinen, insbesondere die erste Elektromaschine (7) oder die zweite Elektromaschine (8), zu entlasten. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die dritte Elektromaschine (11) lastfrei betrieben wird, wenn die vorgegebene Leistungs- und/oder Lastverteilung keinen Leistungsfluss zwischen der ersten Antriebswelle (1 ) und der zweiten Antriebswelle (2) vorsieht, und wobei die dritte Elektromaschine (11) in der Weise betrieben wird, dass sie ein Stützmoment bereitstellt, wenn die vorgegebene Leistungs- und/oder Lastverteilung einen Leistungsfluss zwischen der ersten Antriebswelle (1) und der zweiten Antriebswelle (2) vorsieht. Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine Wirkrichtung des Stützmoments von einer vorgegebenen Richtung eines Leistungsflusses zwischen der ersten Antriebswelle (1 ) und der zweiten Antriebswelle (2) abhängt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die verbleibende, insbesondere dritte Elektromaschine (11), ohne dass sie sich dreht, lastfrei betrieben wird, wenn die zwei Elektromaschinen (7, 8), insbesondere die erste Elektromaschine (7) und die zweite Elektromaschine (8), in der Weise geregelt werden, dass die Antriebswellen (1 , 2) mit gleicher Drehzahl drehen und keine Leistungs- und/oder Lastumverteilung zwischen den zwei Elektromaschinen, insbesondere der ersten Elektromaschine (7) und der zweiten Elektromaschine (8), vorgegeben ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dritte Elektromaschine (11) in der Weise betrieben wird, dass sie, ohne dass sie sich dreht, ein Stützmoment bereit stellt, wenn die erste Elektromaschine (7) und die zweite Elektromaschine (8) in der Weise geregelt werden, dass die Antriebswellen (1 , 2) mit gleicher Drehzahl drehen und eine von den Antriebselementen (3,4) unabhängige Leistungs- und/oder Lastverteilung zwischen der ersten Elektromaschine (7) und der zweiten Elektromaschine (8) vorgegeben ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die sich drehende verbleibende, insbesondere dritte, Elektromaschine (11 ) lastfrei betrieben wird, wenn die zwei Elektromaschinen (7, 8), insbesondere die erste ElektromaschineMethod for controlling an electrified steering and drive system (18) for a vehicle with two lanes and wheel side steering, which has drive elements (3, 4) for drive chains or for wheels, a transfer gear (9), and two drive shafts (1, 2). , wherein a first drive shaft (1) is or can be connected in a torque-transmitting manner to a drive element (3) of one track and a first electric machine (7) and a second drive shaft (2) to a drive element (4) of the other track and a second electric machine ( 8) is or can be connected in a torque-transmitting manner, and wherein both drive shafts (1, 2) are connected in a torque-transmitting manner to the transfer gear (9), and wherein the transfer gear (9) has two planetary gears, in particular arranged mirror-symmetrically, each with the elements sun gear, planet gear carrier and ring gear has, wherein two identical first elements (12, 13) of the two planetary gears each with one of the be iden drive shafts (1, 2) are connected in a torque-transmitting manner, with two identical second elements (16, 17) of the two planetary gears being connected to one another in a torque-proof manner, and with a third element (14) of one planetary gear being connected with a third electric machine (11) in a torque-transmitting manner and an identical third element (15) of the other planetary gear is connected to the third electric machine (11) in a torque-transmitting manner or is fixed to the housing, with two of the three electric machines, in particular the first electric machine (7) and the second electric machine (8), depending on a steering request are speed-controlled, so that a speed is also fixed on the remaining, in particular third, electric machine (11), the remaining, in particular third, electric machine (11) being torque-controlled in order to achieve a predetermined power and/or load distribution between the two electric machines, in particular the first electric machine (7) and the z wide electric machine (8) to set. The method of claim 1, wherein the power and / or load distribution is specified in such a way to an efficiency of the electric steering and to optimize the drive system and/or to regulate a thermal distribution between the first electric machine (7), the second electric machine (8) and/or the third electric machine (11) and/or to one of the electric machines, in particular the first electric machine (7) or the second electric machine (8) to relieve. The method of claim 1 or 2, wherein the third electric machine (11) is operated without load when the predetermined power and / or load distribution provides no power flow between the first drive shaft (1) and the second drive shaft (2), and wherein the third electric machine (11) is operated in such a way that it provides a support torque when the predetermined power and / or load distribution provides a power flow between the first drive shaft (1) and the second drive shaft (2). Method according to claim 3, wherein an effective direction of the support torque depends on a predetermined direction of a power flow between the first drive shaft (1) and the second drive shaft (2). Method according to one of the preceding claims, in which the remaining, in particular third, electric machine (11) is operated in a load-free manner without it rotating if the two electric machines (7, 8), in particular the first electric machine (7) and the second electric machine ( 8) are regulated in such a way that the drive shafts (1, 2) rotate at the same speed and no power and/or load redistribution between the two electric machines, in particular the first electric machine (7) and the second electric machine (8), is specified is. Method according to one of the preceding claims, wherein the third electric machine (11) is operated in such a way that it, without rotating, provides a support torque when the first electric machine (7) and the second electric machine (8) in the Way are regulated that the drive shafts (1, 2) rotate at the same speed and one of the drive elements (3.4) independent Power and / or load distribution between the first electric machine (7) and the second electric machine (8) is specified. Method according to one of the preceding claims, wherein the rotating remaining, in particular third, electric machine (11) is operated without load when the two electric machines (7, 8), in particular the first electric machine
(7) und die zweite Elektromaschine (8), in der Weise geregelt werden, dass die Antriebswellen (1 , 2) mit unterschiedlicher Drehzahl drehen und kein Leistungsfluss zwischen der ersten Antriebswelle (1) und der zweiten Antriebswelle (2) vorgegeben ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die sich drehende die verbleibende, insbesondere dritte, Elektromaschine (11), in der Weise betrieben wird, dass sie ein Stützmoment bereit stellt, wenn die zwei Elektromaschinen (7, 8), insbesondere die erste Elektromaschine (7) und die zweite Elektromaschine(7) and the second electric machine (8) are controlled in such a way that the drive shafts (1, 2) rotate at different speeds and no power flow between the first drive shaft (1) and the second drive shaft (2) is specified. Method according to one of the preceding claims, wherein the rotating, the remaining, in particular third, electric machine (11) is operated in such a way that it provides a support torque when the two electric machines (7, 8), in particular the first electric machine ( 7) and the second electric machine
(8), in der Weise geregelt werden, dass die Antriebswellen (1 , 2) unterschiedliche Drehzahlen aufweisen und ein Leistungsfluss zwischen der ersten Antriebswelle (1 ) und der zweiten Antriebswelle (2) vorgegeben ist, insbesondere von jener Antriebswelle, welche mit niedrigerer Drehzahl dreht, zu jener Antriebswelle, welche mit höherer Drehzahl dreht. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Stützmoment und/oder ein Leistungsbeitrag der verbleibenden, insbesondere dritten Elektromaschine (11 ), in der Weise gewählt wird, dass sich eine gleichmäßige Leistungs- und/oder Lastverteilung zwischen den zwei Elektromaschinen (7, 8), insbesondere der ersten Elektromaschine (7) und der zweiten Elektromaschine (8), einstellt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Stützmoment und/oder ein Leistungsbeitrag der dritten Elektromaschine (11 ) in der Weise gewählt wird, dass keine der drei Elektromaschinen (7, 8 11) jeweils ihr maximal mögliches Drehmoment und/oder ihre maximal mögliche Leistung überschreitet. - 26 - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn eine der beiden Antriebswelle (1 , 2) des Fahrzeugs im Bremsbetrieb betrieben wird, die dritte Maschine (11 ) in der Weise betrieben wird, dass das durch diese aufgebrachte Drehmoment betrags- und wirkrichtungsmäßig wenigstens einem Bremsmoment an dieser Antriebswelle (1 , 2) entspricht. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Elemente die Planetenträger (12, 13), die zweiten Elemente die Hohlräder (16, 17) und die dritten Elemente die Sonnenräder (14, 15) sind, so dass die beiden Planetenradträger (12, 13) der beiden Planetengetriebe jeweils mit der Antriebswelle (1 , 2) einer der beiden Spuren drehmomentübertragend verbunden sind, wobei die beiden Hohlräder (16,17) der beiden Planetengetriebe drehfest miteinander verbunden sind und das Sonnenrad (14) des einen Planetengetriebes mit der dritten Elektromaschine (11) drehmomentübertragend verbunden ist und das Sonnenrad (15) des anderen Planetengetriebes gehäusefest ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die ersten Elemente die Hohlräder (16, 17), die zweiten Elemente die Planetenträger (12, 13) und die dritten Elemente die Sonnenräder (14, 15) sind, so dass die beiden Hohlräder (16, 17) der beiden Planetengetriebe jeweils mit der Antriebswelle (1 , 2) einer der beiden Spuren drehmomentübertragend verbunden sind, wobei die beiden Planetenträger (12, 13) der beiden Planetengetriebe drehfest miteinander verbunden sind und die beiden Sonnenräder (14, 15) der beiden Planetengetriebe mit der dritten Elektromaschine (11 ) drehmomentübertragend verbunden sind. System zum Steuern eines elektrifizierten Lenk- und Antriebssystems (18) für ein Fahrzeug mit zwei Spuren und Radseitenlenkung, welches Antriebselemente (3, 4) für Fahrketten oder für Räder, ein Transfergetriebe (9), und zwei Antriebswellen (1 , 2) aufweist, wobei eine erste Antriebswelle (1) mit einem Antriebselement (3) der einen Spur und einer ersten Elektromaschine (7) drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist und eine zweite Antriebswelle (2) mit einem Antriebselement (4) der anderen Spur und einer zweiten Elektromaschine (8) drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist, und wobei beide Antriebswellen (1 , 2) - 27 - mit dem Transfergetriebe (9) drehmomentübertragend verbunden sind, und wobei das Transfergetriebe (9) zwei, insbesondere spiegelsymmetrisch angeordnete, Planetengetriebe mit jeweils den Elementen Sonnenrad, Planetenradträger und Hohlrad aufweist, wobei zwei gleiche erste Elemente (12, 13) der beiden Planetengetriebe jeweils mit einer der beiden Antriebswellen (1 , 2) drehmomentübertragend verbunden sind, wobei zwei gleiche zweite Elemente (16, 17) der beiden Planetengetriebe drehfest miteinander verbunden sind, und wobei ein drittes Element (14) des einen Planetengetriebes mit einer dritten Elektromaschine (11) drehmomentübertragend verbunden ist und ein gleiches drittes Element (15) des anderen Planetengetriebes mit einer dritten Elektromaschine (11) drehmomentübertragend verbunden ist oder gehäusefest ist, wobei das System Steuerungsmittel aufweist, welche eingerichtet sind, zwei der drei Elektromaschinen, insbesondere die erste Elektromaschine (7) und die zweite Elektromaschine (8), in Abhängigkeit einer Lenkanforderung drehzahlgeregelt zu betreiben, so dass auch eine Drehzahl an der verbleibenden, insbesondere dritten Elektromaschine (11), festgelegt ist, und um die verbleibende, insbesondere dritte Elektromaschine (11 ), momentengeregelt zu betreiben, um eine vorgegebene Leistungs- und/oder Lastverteilung zwischen den zwei Elektromaschinen, insbesondere der ersten Elektromaschine (7) und der zweiten Elektromaschine (8), einzustellen, und vorzugsweise eingerichtet sind, ein Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 14 auszuführen. Elektrisches Lenk- und Antriebssystem für ein Fahrzeug mit zwei Spuren und Radseitenlenkung mit einem System nach Anspruch 14. (8) are regulated in such a way that the drive shafts (1, 2) have different speeds and a power flow between the first drive shaft (1) and the second drive shaft (2) is specified, in particular from that drive shaft which has a lower speed rotates, to that drive shaft, which rotates at higher speed. Method according to one of the preceding claims, wherein a support torque and/or a power contribution of the remaining, in particular third electric machine (11) is selected in such a way that a uniform power and/or load distribution between the two electric machines (7, 8) , In particular the first electric machine (7) and the second electric machine (8) sets. Method according to one of the preceding claims, wherein a support torque and / or a power contribution of the third electric machine (11) is selected in such a way that none of the three electric machines (7, 8 11) each have their maximum possible torque and / or their maximum possible power exceeds. - 26 - Method according to one of the preceding claims, wherein, when one of the two drive shafts (1, 2) of the vehicle is operated in braking mode, the third machine (11) is operated in such a way that the torque applied by this is variable in terms of amount and corresponds in terms of effective direction to at least one braking torque on this drive shaft (1, 2). Method according to one of the preceding claims, wherein the first elements are the planet carriers (12, 13), the second elements are the ring gears (16, 17) and the third elements are the sun gears (14, 15), so that the two planet gear carriers (12, 13) of the two planetary gears are each connected to the drive shaft (1, 2) of one of the two tracks in a torque-transmitting manner, with the two ring gears (16,17) of the two planetary gears being non-rotatably connected to one another and the sun gear (14) of one planetary gear being connected to the third Electric machine (11) is connected to transmit torque and the sun gear (15) of the other planetary gear is fixed to the housing. Method according to one of claims 1 to 11, wherein the first elements are the ring gears (16, 17), the second elements are the planet carriers (12, 13) and the third elements are the sun gears (14, 15), so that the two ring gears ( 16, 17) of the two planetary gears are each connected to the drive shaft (1, 2) of one of the two tracks in a torque-transmitting manner, with the two planet carriers (12, 13) of the two planetary gears being connected to one another in a torque-proof manner and the two sun gears (14, 15) of the both planetary gears are connected to the third electric machine (11) in a torque-transmitting manner. System for controlling an electrified steering and drive system (18) for a vehicle with two lanes and wheel side steering, which has drive elements (3, 4) for driving chains or for wheels, a transfer gear (9), and two drive shafts (1, 2), wherein a first drive shaft (1) is or can be connected in a torque-transmitting manner to a drive element (3) of one track and a first electric machine (7), and a second drive shaft (2) to a drive element (4) of the other track and a second electric machine (8 ) is connected or connectable in a torque-transmitting manner, and wherein both drive shafts (1, 2) - 27 - are connected to the transfer gear (9) in a torque-transmitting manner, and wherein the transfer gear (9) has two planetary gears, in particular arranged mirror-symmetrically, each with the elements sun wheel, planet wheel carrier and ring gear, with two identical first elements (12, 13) of the two Planetary gears are each connected to one of the two drive shafts (1, 2) in a torque-transmitting manner, with two identical second elements (16, 17) of the two planetary gears being connected to one another in a torque-proof manner, and with a third element (14) of one planetary gear being connected to a third electric machine ( 11) is connected in a torque-transmitting manner and an identical third element (15) of the other planetary gear is connected in a torque-transmitting manner to a third electric machine (11) or is fixed to the housing, the system having control means which are set up to control two of the three electric machines, in particular the first electric machine ( 7) and the second electromaschi ne (8) to operate with speed control depending on a steering request, so that a speed on the remaining, in particular third, electric machine (11) is also fixed, and in order to operate the remaining, in particular third, electric machine (11) under torque control in order to preset power and/or load distribution between the two electric machines, in particular the first electric machine (7) and the second electric machine (8), and are preferably set up to carry out a method according to one of Patent Claims 1 to 14. An electric steering and propulsion system for a vehicle having two lanes and wheel side steering, comprising a system according to claim 14.
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