WO2023051856A1 - Elektrischer achsantriebsstrang, steuereinheit und computerprogrammprodukt - Google Patents

Elektrischer achsantriebsstrang, steuereinheit und computerprogrammprodukt Download PDF

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WO2023051856A1
WO2023051856A1 PCT/DE2022/100550 DE2022100550W WO2023051856A1 WO 2023051856 A1 WO2023051856 A1 WO 2023051856A1 DE 2022100550 W DE2022100550 W DE 2022100550W WO 2023051856 A1 WO2023051856 A1 WO 2023051856A1
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rotation
rotor
control unit
blocking device
current
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PCT/DE2022/100550
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Inventor
Thomas Riedel
Robert SCHIECK
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/01—Monitoring wear or stress of gearing elements, e.g. for triggering maintenance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/01—Monitoring wear or stress of gearing elements, e.g. for triggering maintenance
    • F16H2057/016—Monitoring of overload conditions

Definitions

  • the present invention relates to an electric axle drive train of a motor vehicle comprising an electric machine with a rotor which is rotatably mounted relative to a stator and which can be energized by a control unit, and a gear arrangement which is coupled to the rotor and a first, rotatably mounted output shaft which is operatively connected to the gear arrangement in a torque-transmitting manner.
  • the output shaft is connected in a torque-transmitting manner to a vehicle wheel of the motor vehicle, wherein an actuatable rotation blocking device is arranged between the rotor and the vehicle wheel in such a way that rotation of the shafts lying in the torque flow can be blocked, wherein between the rotor and the rotation blocking device there is also at least one rotation angle sensor arranged in this way is that it provides a signal representing the rotational angle position of a shaft located in this torque flow.
  • the invention also relates to a control unit and a computer program product.
  • Electric motors are increasingly being used to drive motor vehicles in order to create alternatives to internal combustion engines that require fossil fuels.
  • Significant efforts have already been made to improve the suitability for everyday use of electric drives and also to be able to offer users the driving comfort they are accustomed to.
  • This article describes a drive unit for an axle of a vehicle, which includes an electric motor that is arranged concentrically and coaxially with a bevel gear differential, with a switchable 2-speed planetary gear set being arranged in the power train between the electric motor and the bevel gear differential, which is also is positioned coaxially to the electric motor or the bevel gear differential or spur gear differential.
  • the drive unit is very compact and, thanks to the switchable 2-speed planetary gear set, allows a good compromise between climbing ability, acceleration and energy consumption.
  • Such drive units are also referred to as e-axles or electrically operable drive trains.
  • DE 10 2010 048 837 A1 discloses such a drive device with at least one electric motor and at least one planetary differential that can be driven by a rotor of the electric motor, the planetary differential having at least one planetary carrier which is operatively connected to a rotor of the electric motor, first planetary gears and second planetary gears, which are rotatably mounted on the planetary carrier, and a first sun gear and a second sun gear, each of which is operatively connected to an output shaft of the planetary differential.
  • the first planetary gears mesh with the first sun gear and each of the second planetary gears meshes with the second sun gear and with one of the first planetary gears.
  • the sun gears are arranged coaxially with an axis of rotation of the rotor.
  • an electrically operated final drive train is also subject to mechanical and/or electrical wear. There is a continuing need to determine and evaluate vehicle-specific wear scenarios when the motor vehicle is in operation.
  • an electric axle drive train of a motor vehicle comprising an electric machine with a rotor which is rotatably mounted relative to a stator and which can be energized by a control unit, and a gear arrangement coupled to the rotor and a first, rotatably connected to the gear arrangement in a torque-transmitting manner bearing output shaft, the output shaft is connected in a torque-transmitting manner to a vehicle wheel of the motor vehicle, with an actuatable rotation blocking device being arranged between the rotor and the vehicle wheel in such a way that rotation of the shafts lying in the torque flow can be blocked, with at least one rotation angle sensor also being arranged between the rotor and the rotation blocking device in such a way that it provides a signal representing the rotational angle position of a shaft located in this torque flow, the control unit being configured to determine mechanical wear of the rotatable components located in the torque flow between the rotor and the rotation blocking device by the rotation blocking device preventing the rotation of the torque in the torque flow between the rotor
  • an axle drive train can be provided which, during operation, can determine the wear of mechanical components and components that transmit traction torque and, for example, indicate a deviation from a predicted wear scenario to the driver or operator of the motor vehicle.
  • the axle drive train according to the invention will also have steadily increasing wear and tear as the service life increases and the play associated therewith, which is also known as torsional play or backlash in the drive train.
  • the axle drive train according to the invention can first be placed in an operating state in which a rotation blocking device, such as a wheel brake or parking brake of the drive train, is transferred to its blocking position.
  • the electrical machine is then controlled, for example, in such a way that a defined load is set via a torque build-up of the electrical machine, first forwards and then backwards.
  • the angle of rotation of the rotor of the electrical machine can then be analyzed, for example using a standard resolver in PSM machines.
  • the signals from the rotation angle sensor that represent a rotation angle position are recorded in the control unit, and the corresponding current strength and rotation angle position values are correlated to form an actual wear characteristic.
  • This actual wear characteristic is then compared with a desired wear characteristic stored in the control unit, with the control unit generating an output signal representing the deviation if the actual wear characteristic deviates from the desired wear characteristic.
  • the correlation of the actual wear characteristic requires at least two values of current strength and angle of rotation. From these, a function can then be derived via interpolation, which defines the actual wear characteristic. In addition or as an alternative, it is possible for a large number of discrete current intensity values and rotational angle position values to be determined and used as support points for an actual wear characteristic.
  • An electric axle drive train in particular of a motor vehicle, can comprise at least one electric machine and at least one transmission arrangement, the electric machine and the transmission arrangement preferably forming a structural unit. It can be provided in particular that an electric machine and a gear arrangement in a common Drive train housing are arranged. Alternatively, it would of course also be possible for the electrical machine to have a motor housing and the transmission to have a transmission housing, in which case the structural unit can then be effected by fixing the transmission arrangement in relation to the electrical machine. This structural unit is sometimes also referred to as the E-axis.
  • the electrical machine can be designed as a radial or axial flow machine.
  • the electrical machine is intended in particular for use within an electrically operable drive train of a motor vehicle.
  • the electrical machine is dimensioned in such a way that vehicle speeds of more than 50 km/h, preferably more than 80 km/h and in particular more than 100 km/h can be achieved.
  • the electric motor particularly preferably has an output of more than 30 kW, preferably more than 50 kW and in particular more than 70 kW.
  • the electrical machine provides speeds greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, very particularly preferably greater than 12,500 rpm.
  • the gear arrangement of the electric axle drive train can be coupled in particular to the electric machine, which is designed to generate a drive torque for the motor vehicle.
  • the drive torque is particularly preferably a main drive torque, so that the motor vehicle is driven exclusively by the drive torque.
  • the axle drive train according to the invention can have a control unit.
  • a control unit as used in the present invention, is used, in particular, for the electronic control and/or regulation of one or more technical systems of the motor vehicle.
  • a control unit for controlling and/or regulating the electrical machine can be provided.
  • a control unit has in particular a wired or wireless signal input for receiving electrical signals, in particular, such as sensor signals.
  • a control unit likewise preferably has a wired or wireless signal output for the transmission of, in particular, electrical signals, for example to electrical actuators or electrical consumers of the motor vehicle.
  • Control operations and/or regulation operations can be carried out within the control unit. It is particularly preferred that the control unit includes hardware that is designed to run software.
  • the control unit preferably comprises at least one electronic processor for executing program sequences defined in software.
  • the control unit can also have one or more electronic memories in which the data contained in the signals transmitted to the control unit can be stored and read out again. Furthermore, the control unit can have one or more electronic memories in which data can be stored in a changeable and/or unchangeable manner.
  • a control unit can include a plurality of control devices, which are arranged in particular spatially separated from one another in the motor vehicle.
  • Control units are also referred to as electronic control units (ECU) or electronic control modules (ECM) and preferably have electronic microcontrollers for carrying out computing operations for processing data, particularly preferably using software.
  • the control devices can preferably be networked with one another, so that a wired and/or wireless data exchange between control devices is made possible.
  • bus systems present in the motor vehicle such as a CAN bus or LIN bus.
  • the control unit can particularly preferably include power electronics for energizing the stator or rotor.
  • Power electronics are preferably a combination of different components that control or regulate a current to the electrical machine, preferably including those required for this purpose peripheral components such as cooling elements or power supplies.
  • the power electronics contain one or more power electronics components that are set up to control or regulate a current. This is particularly preferably one or more circuit breakers, eg
  • the power electronics particularly preferably have more than two, particularly preferably three, phases or current paths which are separate from one another and each have at least one separate power electronics component.
  • the power electronics are preferably designed to control or regulate a power per phase with a peak power, preferably continuous power, of at least 10 W, preferably at least 100 W, particularly preferably at least 1000 W.
  • the detection of a deviation of the actual wear characteristic from the target wear characteristic takes place within a rotational angle position interval stored in the control unit.
  • the rotation angle position interval contains a rotation angle zero point. It can hereby be achieved that a particularly accurate and reliable wear measurement or service life prediction can be implemented.
  • the output signal representing the deviation contains information about the degree of deviation, the position and/or size of the deviation in the wear characteristics.
  • the rotation blocking device is a braking device, in particular a wheel brake.
  • a braking device in particular a wheel brake.
  • the invention can also be further developed such that the angle of rotation sensor is an absolute angle of rotation sensor.
  • the angle of rotation sensor is a resolver of a permanently excited synchronous machine. It can also be advantageous to further develop the invention in such a way that the rotation angle sensor determines the rotation angle position of the rotor.
  • the object of the invention is also achieved by a control unit for an electric axle drive train of a motor vehicle, with a processor and a memory, the control unit being configured to compensate for mechanical wear on the rotatable components located in the torque flow between a rotor of an electric machine and a rotation blocking device determined by the control unit generating a control signal, which causes the rotation blocking device to be actuated, so that the rotation blocking device blocks the rotation of the shafts located in the torque flow between the rotor and the rotation blocking device, and the control unit then uses an up to a predefined first current strength threshold value increasing current intensity, so that an increasing torque acting in a first direction of rotation is applied to the rotor, and the control unit then energizes the electric machine with an increasing current intensity up to a predefined second current intensity threshold value, so that an increasing torque acting in a second direction of rotation is applied to the rotor, with the current intensity and its time-associated signals representing a rotational angle position of a rotational angle sensor being positioned between the rotor and the rotation blocking device
  • the object of the invention can also be achieved by a computer program product that is stored on a machine-readable medium, or computer data signal, embodied by an electromagnetic wave, with a computer program code that is suitable for carrying out a method comprising the following steps:
  • a rotation angle position representing signals of a rotation angle sensor, which is positioned between the rotor and the rotation blocking device, during the energization of the electrical machine
  • FIG. 1 shows an electric axle drive train in a schematic block diagram
  • FIG. 1 shows an electric axle drive train 1 of a motor vehicle 15 comprising an electric machine 2 with a rotor 4 which is rotatably mounted relative to a stator 3 and which can be energized by a control unit 50 .
  • the final drive train also has a gear assembly 5 coupled to the rotor 4 and a first, rotatably mounted output shaft 6 operatively connected to the gear assembly 5 in a torque-transmitting manner.
  • the output shaft 6 is in turn connected to a vehicle wheel 9 of the motor vehicle 15 in a torque-transmitting manner.
  • An actuatable rotation blocking device 7 is arranged between the rotor 4 and the vehicle wheel 9 in such a way that rotation of the shafts in the torque flow can be blocked.
  • the rotation blocking device 7 is a braking device, in particular a wheel brake, which is arranged on or in the vehicle wheel 9 .
  • At least one rotation angle sensor 8 is also arranged between the rotor 4 and the rotation blocking device 7 in such a way that it provides a signal representing the rotation angle position of a shaft located in this torque flow.
  • the rotation angle sensor 8 is preferably an absolute rotation angle sensor.
  • the angle of rotation sensor 8 can also be a resolver as a permanently excited Synchronous machine configured electrical machine 2 may be formed.
  • the rotation angle sensor 8 determines the rotation angle position of the rotor 4.
  • the control unit 50 is configured to determine mechanical wear of the rotatable components lying in the torque flow between the rotor 4 and the rotation blocking device 7, in that the rotation blocking device 7 blocks the rotation of the shafts lying in the torque flow between the rotor 4 and the rotation blocking device 7, and subsequently the electric machine 2 is energized with a current that increases up to a predefined first current threshold value 13 , so that an increasing torque acting in a first direction of rotation is applied to the rotor 4 .
  • the electric machine 2 is then supplied with a current that increases up to a predefined second current threshold value 14 , so that an increasing torque acting in a second direction of rotation is applied to the rotor 4 .
  • the first current intensity threshold value 13 and the second current intensity threshold value 14 each represent the current intensity corresponding to the maximum rated power of the electrical machine 2 .
  • control unit 50 while the electric machine 2 is being supplied with current, the current intensity and its time-associated signals representing a rotational angle position of the rotational angle sensor 8 are recorded and the corresponding current intensity and rotational angle position values are correlated to form an actual wear characteristic curve 10 .
  • control unit 50 This is then compared with a setpoint wear characteristic 11 stored in control unit 50, and if actual wear characteristic 10 deviates from setpoint wear characteristic 11, control unit 50 generates an output signal 51 representing the deviation.
  • the detection of a deviation of the actual wear characteristic 10 from the target wear characteristic 11 takes place within a rotational angle position interval 12 stored in the control unit 50, with the rotational angle position interval 12 having one contains zero point of rotation.
  • the output signal 51 representing the deviation can also contain information about the degree of deviation, the position and/or size of the deviation in the wear characteristics 10,11.
  • the control unit 50 has a processor 53 and a memory 54 and is configured to determine mechanical wear on the rotatable components located in the torque flow between the rotor 4 of the electrical machine 2 and the rotation blocking device 7 . For this purpose, control unit 50 generates a control signal which causes rotation blocking device 7 to be actuated, so that rotation blocking device 7 blocks the rotation of the shafts located in the torque flow between rotor 4 and rotation blocking device 7 .
  • Control unit 50 then energizes electric machine 2 with a current that increases up to a predefined first current threshold value, so that an increasing torque acting in a first direction of rotation is applied to rotor 4, and control unit 50 then energizes electric machine 2 with a current of up to a predefined second current strength threshold value increasing current is energized so that an increasing torque acting in a second direction of rotation is applied to the rotor 4 .
  • the control unit 50 detects the current strength and its time-associated signals, which represent a rotational angle position, from the rotational angle sensor 8 which is positioned between the rotor 4 and the rotation blocking device 7 .
  • the corresponding current strength and rotational angle position values are then correlated to form an actual wear characteristic 10 and this is compared with a target wear characteristic 11 stored in the control unit 50 . If the actual wear characteristic curve 10 deviates from the set wear characteristic curve 11, the control unit 50 generates an output signal 51 representing the deviation.
  • the memory 54 of the control unit 50 has a computer program code that is suitable for carrying out a method comprising the following steps:
  • a control signal is generated which causes a rotation blocking device 7 to be actuated, so that the rotation blocking device 7 blocks the rotation of shafts located in the torque flow between a rotor 4 and the rotation blocking device 7 .
  • Electrical machine 2 is then energized with a current that increases up to a predefined first current threshold value, so that an increasing torque acting in a first direction of rotation is applied to rotor 4 .
  • the electrical machine 2 is energized with an increasing current intensity up to a predefined second current intensity threshold value, so that an increasing torque acting in a second direction of rotation is applied to the rotor 4 .
  • the corresponding current strength and rotational angle position values are correlated to an actual wear characteristic 10 and compared with a target wear characteristic 11 stored in the control unit 50, with a deviation of the actual wear characteristic 10 from the target wear characteristic 11 being the deviation representing output signal 51 is generated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Achsantriebsstrang (1 ) eines Kraftfahrzeugs (15) umfassend eine elektrische Maschine (2) mit einem relativ zu einem Stator (3) drehbar gelagerten Rotor (4), welche von einer Steuereinheit (50) bestrombar ist, sowie eine mit dem Rotor (4) gekoppelte Getriebeanordnung (5) sowie eine drehmomentübertragend mit der Getriebeanordnung (5) wirkverbundenen ersten, drehbar gelagerten Abtriebswelle (6), wobei die Abtriebswelle (6) drehmomentübertragend mit einem Fahrzeugrad (9) des Kraftfahrzeugs (15) verbunden ist, wobei zwischen dem Rotor (4) und dem Fahrzeugrad (9) eine aktuierbare Rotationsblockiereinrichtung (7) derart angeordnet ist, dass eine Rotation der im Momentenfluss liegenden Wellen sperrbar ist, wobei zwischen dem Rotor (4) und der Rotationsblockiereinrichtung (7) ferner wenigstens ein Drehwinkelsensor (8) derart angeordnet ist, dass er ein die Drehwinkelposition repräsentierendes Signal einer in diesem Momentfluss liegenden Welle bereitstellt.

Description

Elektrischer Achsantriebsstranq, Steuereinheit und Computerproqrammprodukt
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfassend eine elektrische Maschine mit einem relativ zu einem Stator drehbar gelagerten Rotor , welche von einer Steuereinheit bestrombar ist, sowie eine mit dem Rotor gekoppelte Getriebeanordnung sowie eine drehmomentübertragend mit der Getriebeanordnung wirkverbundenen ersten, drehbar gelagerten Abtriebswelle , wobei die Abtriebswelle drehmomentübertragend mit einem Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs verbunden ist, wobei zwischen dem Rotor und dem Fahrzeugrad eine aktuierbare Rotationsblockiereinrichtung derart angeordnet ist, dass eine Rotation der im Momentenfluss liegenden Wellen sperrbar ist, wobei zwischen dem Rotor und der Rotationsblockiereinrichtung ferner wenigstens ein Drehwinkelsensor derart angeordnet ist, dass er ein die Drehwinkelposition repräsentierendes Signal einer in diesem Momentfluss liegenden Welle bereitstellt. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuereinheit sowie ein Computerprogrammprodukt.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnraddifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2- Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibarer Antriebsstrang bezeichnet.
Aus der DE 10 2010 048 837 A1 ist eine derartige Antriebsvorrichtung mit wenigstens einem Elektromotor und mindestens einem mit einem Rotor des Elektromotors antreibbaren Planetendifferenzial bekannt, wobei das Planetendifferenzial wenigstens einen Planententräger, der mit einem Rotor des Elektromotors wirkverbunden ist, erste Planetenräder und zweite Planetenräder, die drehbar an dem Planetenträger gelagert sind, sowie ein erstes Sonnenrad und ein zweites Sonnenrad, von denen jedes jeweils mit einer Abtriebswelle des Planetendifferenzials wirkverbunden ist, aufweist. Dabei stehen die ersten Planetenräder mit dem ersten Sonnenrad im Zahneingriff und steht jedes der zweiten Planetenräder mit dem zweiten Sonnenrad sowie mit einem der ersten Planetenräder im Zahneingriff. Ferner sind die Sonnenräder koaxial einer Rotationsachse des Rotors angeordnet.
Wie in konventionellen Antriebskonzepten mit einem Verbrennungsmotor, unterliegt auch ein elektrisch betreibbarer Achsantriebsstrang einem mechanischen und/oder elektrischen Verschleiß. Es besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, fahrzeugspezifische Verschleißszenarien im Betrieb des Kraftfahrzeugs zu ermitteln und auszuwerten.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen elektrischen Achsantriebsstrang bereitzustellen, der eine Ermittlung und Auswertung fahrzeugspezifischer Verschleißszenarien im Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine/ein Elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfassend eine elektrische Maschine mit einem relativ zu einem Stator drehbar gelagerten Rotor , welche von einer Steuereinheit bestrombar ist, sowie eine mit dem Rotor gekoppelte Getriebeanordnung sowie eine drehmomentübertragend mit der Getriebeanordnung wirkverbundenen ersten, drehbar gelagerten Abtriebswelle , wobei die Abtriebswelle drehmomentübertragend mit einem Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs verbunden ist, wobei zwischen dem Rotor und dem Fahrzeugrad eine aktuierbare Rotationsblockiereinrichtung derart angeordnet ist, dass eine Rotation der im Momentenfluss liegenden Wellen sperrbar ist, wobei zwischen dem Rotor und der Rotationsblockiereinrichtung ferner wenigstens ein Drehwinkelsensor derart angeordnet ist, dass er ein die Drehwinkelposition repräsentierendes Signal einer in diesem Momentfluss liegenden Welle bereitstellt, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, einen mechanischen Verschleiß der im Momentenfluss zwischen dem Rotor und der Rotationsblockiereinrichtung liegenden, drehbaren Bauteile zu ermitteln, indem die Rotationsblockereinrichtung die Rotation der im Momentenfluss zwischen dem Rotor und der Rotationsblockiereinrichtung liegenden Wellen sperrt, und nachfolgend die elektrische Maschine mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor anliegt, und anschließend die elektrische Maschine mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor anliegt, wobei in der Steuereinheit während der Bestromung der elektrischen Maschine die Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierende Signale des Drehwinkelsensors erfasst und die entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist-Verschleißkennlinie korreliert, und diese mit einer in der Steuereinheit gespeicherten Soll-Verschleißkennlinie verglichen wird, wobei bei einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie von der Soll- Verschleißkennlinie ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal von der Steuereinheit erzeugt wird.
Hierdurch kann ein Achsantriebsstrang bereitgestellt werden, der im Betrieb den Verschleiß von mechanischen und Traktionsmoment übertragenden Bauteilen ermitteln kann und beispielsweise dem Fahrer oder Betreiber des Kraftfahrzeugs eine Abweichung von einem prognostizierten Verschleißszenario anzeigt. Auch der erfindungsgemäße Achsantriebsstrang wird ein mit zunehmender Lebensdauer einen stetig wachsenden Abrieb und damit verbundenes Spiel aufweisen, was auch bekannt ist als Verdrehspiel oder Backlash im Antriebsstrang. So kann beispielsweise der erfindungsgemäße Achsantriebsstrang zunächst in einen Betriebszustand versetzt werden, in dem eine Rotationsblockiereinrichtung, wie beispielsweise eine Radbremse oder Feststellbremse des Antriebsstrangs, in ihre Blockerstellung überführt ist. Dann erfolgt beispielsweise eine Ansteuerung der elektrischen Maschine so, dass eine definierte Belastung über einen Drehmomentaufbau der elektrischen Maschine zunächst vorwärts, dann rückwärts eingestellt wird. Hiernach kann dann eine Analyse des Drehwinkels des Rotors der elektrischen Maschine, beispielsweise über einen standardmäßigen Resolver bei PSM-Maschinen, erfolgen. Grundsätzlich wäre es natürlich auch möglich, einen separaten Drehwinkelsensor für den Rotor oder die Rotorwelle der elektrischen Maschine vorzusehen. Die eine Drehwinkelposition repräsentierende Signale des Drehwinkelsensors werden in der Steuereinheit erfasst und die entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist-Verschleißkennlinie korreliert. Diese Ist-Verschleißkennlinie wird dann mit einer in der Steuereinheit gespeicherten Soll-Verschleißkennlinie verglichen, wobei bei einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie von der Soll-Verschleißkennlinie ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal von der Steuereinheit erzeugt wird.
Die Korrelation der Ist-Verschleißkennlinie benötigt wenigstens zwei Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte. Aus diesen kann dann über eine Interpolation eine Funktion abgeleitet werden, die die Ist-Verschleißkennlinie definiert. Ergänzend oder alternativ ist es möglich, dass eine Vielzahl von diskreten Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerten ermittelt und als Stützstellen einer Ist- Verschleißkennline dienen.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Ein elektrischer Achsantriebsstrang, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, kann wenigstens eine elektrische Maschine und wenigstens eine Getriebeanordnung umfassen, wobei die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung bevorzugt eine bauliche Einheit bilden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass jeweils eine elektrische Maschine und eine Getriebeanordnung in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung der Getriebeanordnung gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.
Im Zusammenhang mit der Erfindung kann die elektrische Maschine als Radialoder Axialflussmaschine ausgebildet sein. Um einen axial besonders kompakt bauende Achsantriebsstrang auszubilden, sind Axialflussmaschinen zu bevorzugen. Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines elektrisch betreibbaren Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.
Die Getriebeanordnung des elektrischen Achsantriebsstrangs ist insbesondere mit der elektrischen Maschine koppelbar, welche zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich besonders bevorzugt um ein Hauptantriebsdrehmoment, sodass das Kraftfahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment angetrieben wird.
Der erfindungsgemäße Achsantriebsstrang kann eine Steuereinheit aufweisen. Eine Steuereinheit, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dient der insbesondere elektronischen Steuerung und/oder Reglung eines oder mehrerer technischer Systeme des Kraftfahrzeugs. Insbesondere kann eine Steuereinheit zur Steuerung und/oder Reglung der elektrischen Maschine vorgesehen sein. Eine Steuereinheit weist insbesondere einen kabelgebundenen oder kabellosen Signaleingang zum Empfang von insbesondere elektrischen Signalen, wie beispielsweise Sensorsignalen, auf. Ferner besitzt eine Steuereinheit ebenfalls bevorzugt einen kabelgebundenen oder kabellosen Signalausgang zur Übermittlung von insbesondere elektrischen Signalen, beispielsweise an elektrische Aktuatoren oder elektrische Verbraucher des Kraftfahrzeugs.
Innerhalb der Steuereinheit können Steuerungsoperationen und/oder Reglungsoperationen durchgeführt werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinheit eine Hardware umfasst, die ausgebildet ist, eine Software auszuführen. Bevorzugt umfasst die Steuereinheit wenigstens einen elektronischen Prozessor zur Ausführung von in einer Software definierten Programmabläufen.
Die Steuereinheit kann ferner einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen die in den an die Steuereinheit übermittelten Signalen enthaltenen Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden können. Ferner kann die Steuereinheit einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen Daten veränderbar und/oder unveränderbar gespeichert werden können.
Eine Steuereinheit kann eine Mehrzahl von Steuergeräten umfassen, welche insbesondere räumlich getrennt voneinander im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Steuergeräte werden auch als Electronic Control Unit (ECU) oder Electronic Control Module (ECM) bezeichnet und besitzen bevorzugt elektronische Mikrocontroller zur Durchführung von Rechenoperationen zur Verarbeitung von Daten, besonders bevorzugt mittels einer Software. Die Steuergeräte können bevorzugt miteinander vernetzt sein, so dass ein kabelgebundener und/oder kabelloser Datenaustausch zwischen Steuergeräten ermöglicht ist. Insbesondere ist es auch möglich, die Steuergeräte über im Kraftfahrzeug vorhandene Bus-Systeme, wie beispielsweise CAN-Bus oder LIN-Bus, miteinander zu vernetzen.
Die Steuereinheit kann besonders bevorzugt eine Leistungselektronik zur Bestromung des Stators oder Rotors umfassen. Eine Leistungselektronik ist bevorzugt ein Verbund verschiedener Komponenten, welche einen Strom an die elektrische Maschine steuern oder regeln, bevorzugt inklusive hierzu benötigter peripherer Bauteile wie Kühlelemente oder Netzteile. Insbesondere enthält die Leistungselektronik ein oder mehrere Leistungselektronikbauteile, welche zur Steuerung oder Regelung eines Stroms eingerichtet sind. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen oder mehrere Leistungsschalter, z.B.
Leistungstransistoren. Besonders bevorzugt weist die Leistungselektronik mehr als zwei, besonders bevorzugt drei voneinander getrennte Phasen bzw. Strompfade mit mindestens je einem eigenen Leistungselektronikbauteil auf.
Die Leistungselektronik ist bevorzugt ausgelegt, pro Phase eine Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 10 W, bevorzugt mindestens 100 W besonders bevorzugt mindestens 1000 W zu steuern oder regeln.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Detektion einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie von der Soll- Verschleißkennlinie innerhalb eines in der Steuereinheit gespeicherten Drehwinkelpositionsintervalls erfolgt. Es kann in diesem Zusammenhang gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das Drehwinkelpositionsintervall einen Drehwinkelnullpunkt enthält. Es kann hierdurch erreicht werden, dass eine besonders genaue und verlässliche Verschleißmessung bzw. Lebensdauervorhersage realisierbar ist.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das die Abweichung repräsentierende Ausgangssignal Informationen über den Grad der Abweichung, die Position und/oder Größe der Abweichung in den Verschleißkennlinien, enthält. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass hieraus eine weitergehende Analyse des Verschleiß- bzw. Schadensszenarios realisiert werden kann.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Rotationsblockiereinrichtung eine Bremseinrichtung, insbesondere eine Radbremse ist. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass häufig bereits in einem Antriebsstrang vorhandene Bauelemente genutzt werden können, um eine Verschleißanalyse zu ermöglichen.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Drehwinkelsensor ein Absolutdrehwinkelsensor ist In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Drehwinkelsensor ein Resolver einer permanenterregten Synchronmaschine ist. Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass der Drehwinkelsensor die Drehwinkellage des Rotors bestimmt.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine Steuereinheit für einen elektrischen Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs , mit einem Prozessor und einem Speicher , wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, einen mechanischen Verschleiß der im Momentenfluss zwischen einem Rotor einer elektrischen Maschine und einer Rotationsblockiereinrichtung liegenden, drehbaren Bauteile zu ermitteln, indem die Steuereinheit ein Steuersignal erzeugt, welches eine Aktuierung der Rotationsblockereinrichtung bewirkt, so dass die Rotationsblockereinrichtung die Rotation der im Momentenfluss zwischen dem Rotor und der Rotationsblockiereinrichtung liegenden Wellen sperrt, und die Steuereinheit nachfolgend die elektrische Maschine mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor anliegt, und die Steuereinheit anschließend die elektrische Maschine mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor anliegt, wobei in der Steuereinheit während der Bestromung der elektrischen Maschine die Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierenden Signale eines Drehwinkelsensors , welcher zwischen dem Rotor und der Rotationsblockiereinrichtung positioniert ist, erfasst, und die entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist- Verschleißkennlinie korreliert, und diese mit einer in der Steuereinheit gespeicherten Soll-Verschleißkennlinie verglichen wird, wobei bei einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie von der Soll-Verschleißkennlinie ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal von der Steuereinheit erzeugt wird.
Die Aufgabe der Erfindung kann schließlich auch gelöst sein durch ein Computerprogrammprodukt, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, oder Computer-Datensignal, verkörpert durch eine elektromagnetische Welle, mit einem Computerprogrammcode, der geeignet ist zur Durchführung eines Verfahrens umfassend die folgenden Schritte:
• Erzeugung eines Steuersignal, welches eine Aktuierung einer Rotationsblockereinrichtung bewirkt, so dass die Rotationsblockereinrichtung die Rotation von im Momentenfluss zwischen einem Rotor und der Rotationsblockiereinrichtung liegenden Wellen sperrt,
• Bestromung der elektrischen Maschine mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor anliegt,
• Bestromung der elektrischen Maschine mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor anliegt,
• Erfassung der Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierende Signale eines Drehwinkelsensors , welcher zwischen dem Rotor und der Rotationsblockiereinrichtung positioniert ist, während der Bestromung der elektrischen Maschine ,
• Korrelation der entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist-Verschleißkennlinie , und Vergleich dieser mit einer in der Steuereinheit gespeicherten Soll- Verschleißkennlinie wobei bei einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie von der Soll- Verschleißkennlinie ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal erzeugt wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigt:
Figur 1 einen elektrischen Achsantriebsstrang in einer schematischen Blockschaltdarstellung
Die Figur 1 zeigt einen elektrischen Achsantriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs 15 umfassend eine elektrische Maschine 2 mit einem relativ zu einem Stator 3 drehbar gelagerten Rotor 4, welche von einer Steuereinheit 50 bestrombar ist. Der Achsantriebsstrang weist ferner eine mit dem Rotor 4 gekoppelte Getriebeanordnung 5 sowie eine drehmomentübertragend mit der Getriebeanordnung 5 wirkverbundene erste, drehbar gelagerte Abtriebswelle 6 auf.
Die Abtriebswelle 6 ist ihrerseits drehmomentübertragend mit einem Fahrzeugrad 9 des Kraftfahrzeugs 15 verbunden. Zwischen dem Rotor 4 und dem Fahrzeugrad 9 ist eine aktuierbare Rotationsblockiereinrichtung 7 derart angeordnet, dass eine Rotation der im Momentenfluss liegenden Wellen sperrbar ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Rotationsblockiereinrichtung 7 eine Bremseinrichtung, insbesondere eine Radbremse, die an oder in dem Fahrzeugrad 9 angeordnet ist.
Zwischen dem Rotor 4 und der Rotationsblockiereinrichtung 7 ist ferner wenigstens ein Drehwinkelsensor 8 derart angeordnet, dass er ein die Drehwinkelposition repräsentierendes Signal einer in diesem Momentfluss liegenden Welle bereitstellt, Der Drehwinkelsensor 8 ist bevorzugt ein Absolutdrehwinkelsensor. Insbesondere kann der Drehwinkelsensor 8 auch ein Resolver einer als permanenterregte Synchronmaschine konfigurierte elektrische Maschine 2 ausgebildet sein. Der Drehwinkelsensor 8 bestimmt die Drehwinkellage des Rotors 4.
Die Steuereinheit 50 ist konfiguriert, einen mechanischen Verschleiß der im Momentenfluss zwischen dem Rotor 4 und der Rotationsblockiereinrichtung 7 liegenden, drehbaren Bauteile zu ermitteln, indem die Rotationsblockereinrichtung 7 die Rotation der im Momentenfluss zwischen dem Rotor 4 und der Rotationsblockiereinrichtung 7 liegenden Wellen sperrt, und nachfolgend die elektrische Maschine 2 mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert 13 ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor 4 anliegt. Anschließend wird die elektrische Maschine 2 mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert 14 ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor 4 anliegt.
Der erste Stromstärkenschwellenwert 13 und der zweite Stromstärkenschwellenwert 14 repräsentieren jeweils die für die maximale Nennleistung der elektrischen Maschine 2 entsprechende Stromstärke.
In der Steuereinheit 50 wird während der Bestromung der elektrischen Maschine 2 die Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierende Signale des Drehwinkelsensors 8 erfasst und die entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist-Verschleißkennlinie 10 korreliert.
Diese wird dann mit einer in der Steuereinheit 50 gespeicherten Soll- Verschleißkennlinie 11 verglichen, wobei bei einer Abweichung der Ist- Verschleißkennlinie 10 von der Soll-Verschleißkennlinie 11 ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal 51 von der Steuereinheit 50 erzeugt wird. Die Detektion einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie 10 von der Soll- Verschleißkennlinie 11 erfolgt innerhalb eines in der Steuereinheit 50 gespeicherten Drehwinkelpositionsintervalls 12, wobei das Drehwinkelpositionsintervall 12 einen Drehwinkelnullpunkt enthält.
Das die Abweichung repräsentierende Ausgangssignal 51 kann ferner Informationen über den Grad der Abweichung, die Position und/oder Größe der Abweichung in den Verschleißkennlinien 10,11 beinhalten.
Die Steuereinheit 50 besitzt einen Prozessor 53 und einen Speicher 54 und ist konfiguriert, einen mechanischen Verschleiß der im Momentenfluss zwischen dem Rotor 4 der elektrischen Maschine 2 und der Rotationsblockiereinrichtung 7 liegenden, drehbaren Bauteile zu ermitteln. Hierzu erzeugt Steuereinheit 50 ein Steuersignal, welches eine Aktuierung der Rotationsblockereinrichtung 7 bewirkt, so dass die Rotationsblockereinrichtung 7 die Rotation der im Momentenfluss zwischen dem Rotor 4 und der Rotationsblockiereinrichtung 7 liegenden Wellen sperrt.
Nachfolgend bestromt die Steuereinheit 50 die elektrische Maschine 2 mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor 4 anliegt, und die Steuereinheit 50 anschließend die elektrische Maschine 2 mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor 4 anliegt. Während der Bestromung der elektrischen Maschine 2 erfasst die Steuereinheit 50 die Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierenden Signale des Drehwinkelsensors 8, welcher zwischen dem Rotor 4 und der Rotationsblockiereinrichtung 7 positioniert ist. Die entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte werden dann zu einer Ist-Verschleißkennlinie 10 korreliert, und diese mit einer in der Steuereinheit 50 gespeicherten Soll-Verschleißkennlinie 11 verglichen. Bei einer Abweichung der Ist- Verschleißkennlinie 10 von der Soll-Verschleißkennlinie 11 erzeugt die Steuereinheit 50 ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal 51 . Der Speicher 54 der Steuereinheit 50 weist einen Computerprogrammcode auf, der geeignet ist zur Durchführung eines Verfahrens umfassend die folgenden Schritte:
Zunächst erfolgt die Erzeugung eines Steuersignal, welches eine Aktuierung einer Rotationsblockereinrichtung 7 bewirkt, so dass die Rotationsblockereinrichtung 7 die Rotation von im Momentenfluss zwischen einem Rotor 4 und der Rotationsblockiereinrichtung 7 liegenden Wellen sperrt.
Dann erfolgt eine Bestromung der elektrischen Maschine 2 mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor 4 anliegt.
Danach erfolgt eine Bestromung der elektrischen Maschine 2 mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor 4 anliegt.
Hiernach erfolgt eine Erfassung der Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierende Signale eines Drehwinkelsensors 8, welcher zwischen dem Rotor 4 und der Rotationsblockiereinrichtung 7 positioniert ist, während der Bestromung der elektrischen Maschine 2.
Schließlich erfolgt eine Korrelation der entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist-Verschleißkennlinie 10, und Vergleich dieser mit einer in der Steuereinheit 50 gespeicherten Soll-Verschleißkennlinie 11 , wobei bei einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie 10 von der Soll- Verschleißkennlinie 11 ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal 51 erzeugt wird.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezuqszeichenliste
1 Achsantriebsstrang
2 elektrische Maschine
3 Stator
4 Rotor
5 Getriebeanordnung
6 Abtriebswelle
7 Rotationsblockiereinrichtung
8 Drehwinkelsensor
9 Fahrzeugrad
10 Ist-Verschleißkennlinie
11 Soll-Verschleißkennlinie
12 Drehwinkelpositionsintervalls
13 Stromstärkenschwellenwert
14 Stromstärkenschwellenwert
15 Kraftfahrzeug
50 Steuereinheit
51 Ausgangssignal
53 Prozessor
54 Speicher

Claims

Ansprüche Elektrischer Achsantriebsstrang (1 ) eines Kraftfahrzeugs (15) umfassend eine elektrische Maschine (2) mit einem relativ zu einem Stator (3) drehbar gelagerten Rotor (4), welche von einer Steuereinheit (50) bestrombar ist, sowie eine mit dem Rotor (4) gekoppelte Getriebeanordnung (5) sowie eine drehmomentübertragend mit der Getriebeanordnung (5) wirkverbundenen ersten, drehbar gelagerten Abtriebswelle (6), wobei die Abtriebswelle (6) drehmomentübertragend mit einem Fahrzeugrad (9) des Kraftfahrzeugs (15) verbunden ist, wobei zwischen dem Rotor (4) und dem Fahrzeugrad (9) eine aktuierbare Rotationsblockiereinrichtung (7) derart angeordnet ist, dass eine Rotation der im Momentenfluss liegenden Wellen sperrbar ist, wobei zwischen dem Rotor (4) und der Rotationsblockiereinrichtung (7) ferner wenigstens ein Drehwinkelsensor (8) derart angeordnet ist, dass er ein die Drehwinkelposition repräsentierendes Signal einer in diesem Momentfluss liegenden Welle bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (50) konfiguriert ist, einen mechanischen Verschleiß der im Momentenfluss zwischen dem Rotor (4) und der Rotationsblockiereinrichtung (7) liegenden, drehbaren Bauteile zu ermitteln, indem die Rotationsblockereinrichtung (7) die Rotation der im Momentenfluss zwischen dem Rotor (4) und der Rotationsblockiereinrichtung (7) liegenden Wellen sperrt, und nachfolgend die elektrische Maschine (2) mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert (13) ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor (4) anliegt, und anschließend die elektrische Maschine (2) mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert (14) ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor (4) anliegt, wobei in der Steuereinheit (50) während der Bestromung der elektrischen Maschine (2) die Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierende Signale des Drehwinkelsensors (8) erfasst und die entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist-Verschleißkennlinie (10) korreliert, und diese mit einer in der Steuereinheit (50) gespeicherten Soll- Verschleißkennlinie (11 ) verglichen wird, wobei bei einer Abweichung der Ist- Verschleißkennlinie (10) von der Soll-Verschleißkennlinie (11 ) ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal (51 ) von der Steuereinheit (50) erzeugt wird.
2. Achsantriebsstrang (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie (10) von der Soll- Verschleißkennlinie (11 ) innerhalb eines in der Steuereinheit (50) gespeicherten Drehwinkelpositionsintervalls (12) erfolgt.
3. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehwinkelpositionsintervall (12) einen Drehwinkelnullpunkt enthält.
4. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Abweichung repräsentierende Ausgangssignal (51 ) Informationen über den Grad der Abweichung, die Position und/oder Größe der Abweichung in den Verschleißkennlinien (10,11 ) beinhaltet.
5. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsblockiereinrichtung (7) eine Bremseinrichtung, insbesondere eine Radbremse ist. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (8) ein Absolutdrehwinkelsensor ist Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (8) ein Resolver einer permanenterregten Synchronmaschine ist. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (8) die Drehwinkellage des Rotors (4) bestimmt. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stromstärkenschwellenwert (13) und der zweite Stromstärkenschwellenwert (14) jeweils die für die maximale Nennleistung der elektrischen Maschine (2) entsprechende Stromstärke repräsentiert. Steuereinheit (50) für einen elektrischen Achsantriebsstrang (1 ) eines Kraftfahrzeugs (15) , mit einem Prozessor (53) und einem Speicher (54), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (50) konfiguriert ist, einen mechanischen Verschleiß der im Momentenfluss zwischen einem Rotor (4) einer elektrischen Maschine (2) und einer Rotationsblockiereinrichtung (7) liegenden, drehbaren Bauteile zu ermitteln, indem die Steuereinheit (50) ein Steuersignal erzeugt, welches eine Aktuierung der Rotationsblockereinrichtung (7) bewirkt, so dass die Rotationsblockereinrichtung (7) die Rotation der im Momentenfluss zwischen dem Rotor (4) und der Rotationsblockiereinrichtung (7) liegenden Wellen sperrt, und die Steuereinheit (50) nachfolgend die elektrische Maschine (2) mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert (13) ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor (4) anliegt, und die Steuereinheit (50) anschließend die elektrische Maschine (2) mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert (14) ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor (4) anliegt, wobei in der Steuereinheit (50) während der Bestromung der elektrischen Maschine (2) die Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierenden Signale eines Drehwinkelsensors (8), welcher zwischen dem Rotor (4) und der Rotationsblockiereinrichtung (7) positioniert ist, erfasst, und die entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist-Verschleißkennlinie (10) korreliert, und diese mit einer in der Steuereinheit (50) gespeicherten Soll-Verschleißkennlinie (11 ) verglichen wird, wobei bei einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie (10) von der Soll-Verschleißkennlinie (11 ) ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal (51 ) von der Steuereinheit (50) erzeugt wird. Computerprogrammprodukt, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, oder Computer-Datensignal, verkörpert durch eine elektromagnetische Welle, mit einem Computerprogrammcode, der geeignet ist zur Durchführung eines Verfahrens umfassend die folgenden Schritte:
• Erzeugung eines Steuersignal, welches eine Aktuierung einer Rotationsblockereinrichtung (7) bewirkt, so dass die Rotationsblockereinrichtung (7) die Rotation von im Momentenfluss zwischen einem Rotor (4) und der Rotationsblockiereinrichtung (7) liegenden Wellen sperrt,
Bestromung der elektrischen Maschine (2) mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor (4) anliegt,
• Bestromung der elektrischen Maschine (2) mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor (4) anliegt,
• Erfassung der Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierende Signale eines Drehwinkelsensors (8), welcher zwischen dem Rotor (4) und der Rotationsblockiereinrichtung (7) positioniert ist, während der Bestromung der elektrischen Maschine (2),
• Korrelation der entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist-Verschleißkennlinie (10),
• und Vergleich dieser mit einer in der Steuereinheit (50) gespeicherten Soll-Verschleißkennlinie (11 ),
• wobei bei einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie (10) von der Soll- Verschleißkennlinie (11 ) ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal (51 ) erzeugt wird.
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