WO2023247166A1 - Verfahren zum betrieb eines bremsmechanismus eines fahrzeugs und fahrzeug - Google Patents

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Matthias MÜLLER-LINKOWITSCH
Wolfgang Barth
Daniel Martin
Christian Sibla
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ZF Friedrichshafen AG
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a vehicle with a primary electric drive axle and a secondary electric drive axle and a vehicle with a primary electric drive axle and a secondary electric drive axle.
  • the vehicle can in particular be a motor vehicle, such as a passenger car (car), a van, etc.
  • the field of application of the invention is particularly in the automotive industry in the field of electric or hybrid vehicles.
  • the performance of electric or hybrid vehicles can be increased by better combining synergy effects between the service braking system and the drive system using energy recovery (recuperation braking, in short: recuperation) in order to recharge the energy storage (accumulator, in short: battery) or to use up excess heat energy Convert drive and braking system or use for heating purposes.
  • energy recovery recuperation braking, in short: recuperation
  • accumulator in short: battery
  • the prior art of passenger vehicles has either two primary electric drive axles or a primary and a secondary electric drive axle.
  • the primary electric drive axle is used primarily for drive, braking and recuperation, while the secondary electric drive axle is only operated as a motor or generator when very high performance demands and/or all-wheel drive operation is required.
  • the secondary electric drive axle On the secondary electric drive axle, drag losses occur in bearings and gears as well as magnetic field losses in the electric motor, which cause undesirable braking, particularly in towed operation when the car is rolling without being accelerated. In particular, if recuperation is not desired, for example when the battery is already fully charged, the vehicle will brake unintentionally.
  • the secondary electric drive axle also known as the four-wheel axle, is operated via a mechanically, electronically or hydraulically driven disconnect device (English: Disconnect Unit, for short : DCU) decoupled from an electric drive. In this way, drag losses on the secondary electric drive axle can be avoided.
  • the position of the separating device is ideally chosen very close to a vehicle wheel.
  • a service brake system is also used in electrically powered vehicles, which has a service brake for each wheel.
  • the service brakes can have an actuator that is designed to actuate the service brake.
  • the actuator can be used at the same time to actuate a parking brake and can have different positions in which the parking brake and/or the service brake are actuated or in which the actuator is not connected to either the service brake or the parking brake.
  • an additional actuator is also provided for actuating the separating device.
  • This causes increased effort and additional costs in the production of the secondary electric drive axle and also takes up installation space.
  • the additional actuator must also be integrated into and synchronized with the existing systems.
  • both the service brake and the separating device are actuated with the same actuator.
  • the actuator can be moved from a neutral area, which lies between a separation area and a service brake area, into the separation area in order to actuate the separation device.
  • the actuator is first moved from the separation area back into the neutral area before it can be moved into the service brake area. This delays the braking process or, if the actuator is in the neutral range, no deceleration torque is generated by the electric drive the wheels transmit, which means there is no recuperation. If there is a high need for deceleration, for example in a dangerous situation, it is generally not possible to delay the braking process, which is why recuperation cannot take place. If the additional deceleration generated by recuperation is not used under all circumstances when the brake system is actuated, this has a detrimental effect on the efficiency of vehicle operation and results in increased effort in the thermal design of the brake system or the vehicle.
  • a method for operating a vehicle with a primary electric drive axle and a secondary electric drive axle which has an electric drive, at least one transmission gear, a differential gear, two wheels, two wet service brakes, each with an actuator and at least one separating device between the electric drive and one of the service brakes, includes, whereby after the start of the journey when a need for deceleration arises, each of the actuators is moved from a neutral area into a separation area, whereby the previously opened separation device is closed and each of the wheels and each of the service brakes with the Output of the differential gear can be connected, so that a first deceleration torque is transmitted from the electric drive to the wheels, and when a limit value for the deceleration requirement is exceeded, at which the first deceleration torque transmitted from the electric drive to the wheels is no longer sufficient, each of the Actuators are moved into a service brake area, whereby the service brakes are actuated and a second deceleration torque is transmitted to the wheels, solved in
  • the direct movement of each of the actuators from the separation area into the service brake area improves the efficiency of vehicle operation and reduces the effort involved in the thermal design of the brake system or the vehicle. Improved efficiency of vehicle operation usually results in increased vehicle range.
  • the direct movement of the actuator into the service braking area means that each of the actuators is moved from the separation area into the service braking area without first being moved into the neutral area.
  • the first deceleration torque that is transmitted to the wheels by the electric drive is created by recuperation.
  • the electric drive In order to generate or recover energy, the electric drive is operated as a generator and driven by the wheels via the differential gear and a transmission gear.
  • the transfer of torque from the wheels to the electric drive causes the vehicle to decelerate.
  • the transfer of the first deceleration torque from the electric drive to the wheels is to be understood as the transfer of the torque from the wheels to the electric drive according to the interaction principle.
  • a synchronization is carried out, in which a speed adjustment takes place between each of the wheels and the electric drive.
  • the synchronization can only be carried out under predetermined conditions, such as when a predetermined limit value for a vehicle speed or the limit value for the vehicle speed is exceeded Need for delay, take place. Synchronization can take place even if the electric drive fails.
  • Carrying out synchronization has the advantage that a speed difference between a drive (electric drive, transmission gear) and an output (wheels) can be compensated for. This compensation is achieved, for example, by a friction torque generated on the separating device.
  • a vehicle with a primary electric drive axle and a secondary electric drive axle which has an electric drive, at least one transmission gear, a differential gear, two wheels, two wet service brakes, each with an actuator and at least one separating device between the electric drive and one of the service brakes is present, wherein the wheels and the service brakes can be connected to the output of the differential gear via the disconnecting device, solved by each disconnecting device being connected to and actuable by one of the actuators, and each of the actuators between a neutral range , in which it is connected neither to one of the service brakes nor to one of the disconnecting devices, a separation area which is located between the neutral area and a service braking area in which it is connected to one of the disconnecting devices and a service braking area within which it is connected to a which is connected to the wet service brakes and is adjustable.
  • the vehicle according to the invention has improved efficiency since the recuperation can be used under all circumstances during vehicle operation. Improved vehicle efficiency usually means increased range of the vehicle or battery.
  • the vehicle can be operated according to the method according to the invention and its different versions.
  • the secondary electric drive axle includes a transmission gear and the electric drive is connected to an input of the differential gear via the transmission gear.
  • the actuators can be controlled hydraulically.
  • at least one pressure oil actuation system can be provided, which is designed to hydraulically control one or more actuators.
  • the wet-running service brakes can in particular be designed as oil-bath-based multi-disc wet brakes.
  • the wet service brakes can be designed as fluid-cooled multi-disc wet brakes or according to other designs known from the prior art.
  • Fig. 1 Diagrams that exemplify a sequence of states and state transitions of an actuator, a service brake and a separating device as well as a resulting active deceleration and recuperation,
  • Fig. 2 Diagrams that exemplify a sequence of states and state transitions of the actuator, the service brake and the separating device as well as the resulting active deceleration and recuperation with additional synchronization of the separating device, and
  • Fig. 3 a schematic representation of a secondary electric drive axle of a vehicle, in which a separating device is arranged between an electric drive and the two wet service brakes.
  • Fig. 1 shows five diagrams which exemplify a sequence of states and state transitions of an actuator 7, a service brake 6 and a separating device 8 as well as a resulting deceleration and recuperation.
  • the diagrams all represent the same period of time.
  • a vehicle with the actuator 7, the service brake 6 and the separating device 8 drives at a uniform speed or accelerates without the need for all-wheel drive.
  • the separating device 8 is open, which means there is no connection between a wheel 5 and a differential gear 4. Because there is no connection between the wheel 5 and the differential gear 4, the drag losses that arise on a secondary electric drive axle 1 can be minimized or be avoided entirely.
  • the service brake 6 is completely opened. This means that no second deceleration torque is transmitted from the service brake 6 to the wheel 5. There is also no recuperation, so no first deceleration torque is transferred from the electric drive 2 (electric machine) to the wheel 5. There is a need for delay at time to.
  • the actuator 7 therefore begins to move from a neutral area N into a separation area C.
  • the actuator 7 reaches the separation area C, whereby the separation device 8 is closed.
  • recuperation begins and a first deceleration torque is transmitted from the electric drive 2 to the wheel 5.
  • the vehicle begins to decelerate.
  • the service brake 6 is completely opened.
  • recuperation and thus also the first deceleration torque reach a maximum.
  • the limit for the delay requirement has been exceeded. Therefore, the actuator 7, which is still in the separation area C, begins to move into a service braking area B.
  • the separating device 8 is closed and the service brake 6 begins to close and transmit a second deceleration torque to the wheel 5.
  • the service brake 6 begins to transmit a braking effect to the wheel 5.
  • the second deceleration torque which is transmitted from the service brake 6 to the wheel 5, increases steadily.
  • the actuator 7 has arrived in the service brake area B.
  • the service brake 6 is now completely closed and a braking force of the service brake 6 reaches a maximum.
  • the second deceleration torque also reaches a maximum. Since both the first deceleration torque and the second deceleration torque are maximum, the deceleration of the vehicle is also maximum. This means emergency braking occurs.
  • the separating device 8 is still closed.
  • the delay remains maximum until time t4. At time t4 there is no longer any need for delay.
  • the vehicle has either reached a target speed or has come to a standstill.
  • the actuator 7 therefore begins to move from the service brake area B into the separation area C.
  • the service brake 6 begins to open and the deceleration begins to decrease.
  • the actuator 7 reaches the separation area C and the service brake 6 is completely opened.
  • the second deceleration torque reaches a minimum or no second deceleration torque is transmitted to the wheels 5.
  • the separating device 8 is still closed. Since there is no longer any need for deceleration, recuperation and the first deceleration torque begin to decrease.
  • the actuator 7 begins to move from the separation area C into the neutral area N, whereby the separation device 8 is opened and recuperation no longer takes place. This means there is no longer any deceleration of the vehicle.
  • the service brake 6 is still open. A speed of the electric drive 2 becomes minimal or zero at time te or shortly thereafter.
  • FIG. 2 also shows five diagrams which exemplify a sequence of states and state transitions of the actuator 7, the service brake 6 and the separating device 8 as well as the resulting deceleration and recuperation. However, in contrast to FIG. 1, there is additional synchronization of the separating device 8.
  • the diagrams all represent the same period of time. Up to time to, the vehicle with the actuator 7, the service brake 6 and the separating device 8 drives at a uniform speed or it accelerates without the need for all-wheel drive.
  • the separating device 8 is open.
  • the service brake 6 is completely opened. There is also no recuperation. There is a need for delay at time to.
  • the actuator 7 therefore begins to move from the neutral area N into the separation area C.
  • the service brake 6 is opened and no recuperation takes place. This means the vehicle is not delayed.
  • the actuator 7 reaches a synchronization area S, in which the separating device 8 is brought into a synchronizing state.
  • the speed is adjusted between the wheel 5 and the electric drive 2. The speed adjustment can only be carried out under specified conditions.
  • the actuator 7 is moved to the separation area 0.
  • the actuator 7 reaches the separation area C, whereby the separation device 8 is closed and a first deceleration torque is transmitted from the electric drive 2 to the wheel 5.
  • the service brake 6 is completely opened.
  • recuperation and thus also the first deceleration torque reach a maximum.
  • the limit value for the delay requirement is therefore exceeded. Therefore, the actuator 7, which is still in the separation area C, begins to move into the service brake area B.
  • the separating device 8 is closed and the service brake 6 begins to close and transmit a second deceleration torque to the wheel 5.
  • the second deceleration torque which is transmitted from the service brake 6 to the wheel 5, increases steadily.
  • the actuator 7 has arrived in the service brake area B.
  • the service brake 6 is now completely closed and a braking force of the service brake 6 reaches a maximum.
  • the second deceleration torque also reaches a maximum. Since both the first deceleration torque and the second deceleration torque are maximum, the deceleration is also maximum. In Fig. 2 this state is referred to as full braking.
  • the separating device 8 is still closed.
  • the delay remains maximum until time ts. At time ts there is no longer any need for delay.
  • the vehicle has either reached a target speed or has come to a standstill.
  • the actuator 7 therefore begins to move from the service brake area B into the separation area C.
  • the service brake 6 begins to open and the deceleration begins to decrease.
  • the actuator 7 reaches the separation area C and the service brake 6 is completely opened.
  • the second deceleration torque reaches a minimum.
  • the separating device 8 is still closed. Since there is no longer any need for deceleration, recuperation and the first deceleration torque begin to decrease.
  • the actuator 7 begins to move from the separation area C into the neutral area N, whereby the separation device 8 is opened and recuperation no longer takes place. This means there is no longer any deceleration of the vehicle instead of.
  • the service brake 6 is still open.
  • the speed of the electric drive 2 is at time t? or shortly thereafter minimal or zero.
  • the actuator 7 reaches the neutral range N.
  • the vehicle is no longer decelerated, the separating device 8 and the service brake 6 are opened and there is no longer any recuperation.
  • the state transitions are shown linearly in FIGS. 1 and 2 without loss of generality.
  • the state transitions of the service brake 6 and the actuator 7 can also take place non-linearly.
  • the resulting deceleration and the resulting recuperation can also increase or decrease non-linearly.
  • FIG. 3 A schematic representation of the secondary electric drive axle 1, in which a separating device 8 is arranged between the electric drive 2 and the two wet service brakes 6, is shown in FIG. 3.
  • the secondary electric drive axle 1 shown is the secondary electric drive axle 1 of a vehicle that can be operated according to the methods already described. It has the electric drive 2, which is connected to an input of the differential gear 4 via a transmission gear 3.
  • the transmission gear 3 is designed to translate a torque that is generated by the electric drive 2 into another torque and to pass it on to the differential gear 4.
  • the wheels 5 are each connected to an output of the differential gear 4 via one of the two wet service brakes 6.
  • the differential gear 4 is each supported by a separating device 8 (DCU) with a service brake 6, which is designed as a wet brake, and one of the wheels 5 in a separable connection. If the differential gear 4 is connected to the two wheels 5, the wheels 5 can be driven by the electric drive 2. At the same time, the wheels 5 can transmit a torque to the electric drive 2, whereby it can be operated as a generator and recuperation can take place.
  • DCU separating device 8
  • a service brake 6 which is designed as a wet brake
  • Each service brake 6 is connected to an actuator 7, which can advantageously be controlled hydraulically.
  • Each actuator 7 is designed to trigger or actuate a service brake 6.
  • the actuator 7 can be brought into the service brake area B.
  • the actuator 7 fulfills a further function: it is also designed to actuate the separating device 8 and thus bring it into a different state by bringing it into the separating area C.
  • the actuator 7 can also be brought into the neutral range N, in which it is connected neither to the service brake 6 nor to the separating device 8.
  • the separation area C is arranged between the service brake area B and the neutral area N.
  • the letters “L” and “R”, which are assigned to the actuator positions in Fig. 3, indicate whether a position is assigned to the actuator 7 of the left or right service brake 6.
  • the separating devices 8 can be, for example, friction clutches or positive clutches, for example claw clutches, as are largely known from the prior art. Depending on the structure of the secondary electric drive axle 1, it may make sense to attach several separating devices 8 at different positions. By attaching the separating devices 8 between one of the two outputs of the differential gear 4 and one of the two wet service brakes 6, the connection between the wheels 5 of the secondary electric drive axle 1 and the electric drive 2 can be released. By loosening the connection, drag losses caused by friction, for example, can be avoided during towed operation. reference symbol

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit einer primären elektrischen Antriebsachse und einer sekundären elektrischen Antriebsachse (1), die einen elektrischen Antrieb (2), mindestens ein Übersetzungsgetriebe (3), ein Differentialgetriebe (4), zwei Räder (5), zwei nasslaufende Betriebsbremsen (6) mit je einem Aktuator (7) sowie mindestens eine Trennvorrichtung (8), die zwischen dem elektrischen Antrieb (2) und einer der Betriebsbremsen (6) vorhanden ist, umfasst. Bei dem Verfahren wird nach einem Fahrtbeginn bei Entstehung eines Verzögerungsbedarfes jeder der Aktuatoren (7) aus einem Neutralbereich (N) in einen Trennbereich (C) verfahren, so dass ein erstes Verzögerungsmoment von dem elektrischen Antrieb (2) auf die Räder (5) übertragen wird. Bei Überschreitung eines Grenzwertes für den Verzögerungsbedarf wird jeder der Aktuatoren (7) in einen Betriebsbremsbereich (B) verfahren, wodurch die Betriebsbremsen (6) betätigt werden und ein zweites Verzögerungsmoment auf die Räder (5) übertragen wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass jeder der Aktuatoren (7) aus dem Trennbereich (C) direkt in den Betriebsbremsbereich (B) verfahren wird. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Fahrzeug, das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann.

Description

VERFAHREN ZUM BETRIEB EINES BREMSMECHANISMUS EINES FAHRZEUGS UND FAHRZEUG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit einer primären elektrischen Antriebsachse und einer sekundären elektrischen Antriebsachse sowie ein Fahrzeug mit einer primären elektrischen Antriebsachse und einer sekundären elektrischen Antriebsachse. Das Fahrzeug kann insbesondere ein Kraftfahrzeug, wie ein Personenkraftwagen (Pkw), ein Transporter, etc. sein. Das Anwendungsgebiet der Erfindung liegt insbesondere in der Automobilindustrie auf dem Gebiet der Elektro- oder Hybridfahrzeuge.
Die Leistungsfähigkeit von Elektro- oder Hybridfahrzeugen kann gesteigert werden, indem Synergieeffekte zwischen Betriebsbremssystem und Antriebssystem unter Ausnutzung der Energierückgewinnung (Rekuperationsbremsung, kurz: Rekupera- tion) besser verknüpft werden, um den Energiespeicher (Akkumulator, kurz: Akku) nachzuladen oder um überschüssige Wärmeenergie aus Antriebs- und Bremssystem umzuwandeln oder für Heizzwecke zu nutzen.
Der Stand der Technik von Personenkraftwagen (Pkw) weist entweder zwei primäre elektrische Antriebsachsen oder eine primäre und eine sekundäre elektrische Antriebsachse auf. Bei Fahrzeugen mit einer primären und einer sekundären elektrischen Antriebsachse wird die primäre elektrische Antriebsachse hauptsächlich für Antrieb, Bremse und Rekuperation verwendet, während die sekundäre elektrische Antriebsachse nur bei sehr hohen Performanceansprüchen und/oder erforderlichem Allrad-Betrieb motorisch oder generatorisch betrieben wird.
An der sekundären elektrischen Antriebsachse treten Schleppverluste an Lagern und Getrieben sowie durch Magnetfeldverluste der E-Maschine auf, welche besonders im geschleppten Betrieb, wenn der Pkw rollt, ohne beschleunigt zu werden, eine unerwünschte Bremsung bewirken. Insbesondere, wenn eine Rekuperation, zum Beispiel bei bereits vollgeladenem Akku, nicht erwünscht ist, kommt es so zu einer ungewollten Bremsung des Fahrzeugs. Im normalen Fahrzustand, bei dem keine maximale Leistung und kein Allrad-Betrieb erforderlich sind, wird daher die sekundäre elektrische Antriebsachse, die auch als Allrad-Achse bezeichnet wird, über eine mechanisch, elektronisch oder hydraulisch angetriebene Trennvorrichtung (Englisch: Disconnect-Unit, kurz: DCU) von einem elektrischen Antrieb entkoppelt. So können Schleppverluste an der sekundären elektrischen Antriebsachse vermieden werden. Die Position der Trennvorrichtung wird hierbei idealerweise sehr nah an einem Fahrzeugrad gewählt.
Bei aus der Praxis bekannten Lösungen wird in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen außerdem ein Betriebsbremssystem verwendet, das je Rad eine Betriebsbremse aufweist. Die Betriebsbremsen können einen Aktuator aufweisen, der zur Betätigung der Betriebsbremse ausgelegt ist. Der Aktuator kann gleichzeitig zum Betätigen einer Feststellbremse verwendet werden und verschiedene Positionen aufweisen, in denen die Feststellbremse und/oder die Betriebsbremse betätigt werden oder in denen der Aktuator weder mit der Betriebsbremse noch mit der Feststellbremse verbunden ist.
Wenn an der sekundären elektrischen Antriebsachse zusätzlich eine Trennvorrichtung vorhanden ist, ist auch ein zusätzlicher Aktuator für das Betätigen der Trennvorrichtung vorgesehen. Dieser verursacht jedoch erhöhten Aufwand und zusätzliche Kosten bei der Fertigung der sekundären elektrischen Antriebsachse und nimmt darüber hinaus Bauraum in Anspruch. Der zusätzliche Aktuator muss außerdem in die bereits vorhandenen Systeme integriert und mit ihnen synchronisiert werden.
Wenn keine zusätzliche Trennvorrichtung vorhanden ist, wird sowohl die Betriebsbremse als auch die Trennvorrichtung mit einem gleichen Aktuator betätigt. Dabei kann im Stand der Technik der Aktuator aus einem Neutralbereich, der zwischen einem Trennbereich und einem Betriebsbremsbereich liegt, zum Betätigen der Trennvorrichtung in den Trennbereich verfahren werden. Zum Betätigen der Betriebsbremse wird der Aktuator aus dem Trennbereich jedoch zunächst wieder in den Neutralbereich verfahren, bevor er in den Betriebsbremsbereich verfahren werden kann. Dadurch wird der Bremsvorgang verzögert oder, wenn der Aktuator sich im Neutralbereich befindet, von dem elektrischen Antrieb kein Verzögerungsmoment auf die Räder übertragen, das heißt es findet keine Rekuperation statt. Wenn ein hoher Verzögerungsbedarf besteht, z.B. in einer Gefahrensituation, ist eine Verzögerung des Bremsvorgangs in der Regel nicht möglich, weshalb dann keine Rekuperation stattfinden kann. Wenn beim Betätigen des Bremssystems die zusätzliche Verzögerung, die durch die Rekuperation erzeugt wird, nicht unter allen Umständen genutzt wird, wirkt sich das nachteilig auf die Effizienz des Fahrzeugbetriebs aus und sorgt für einen erhöhten Aufwand bei der thermischen Auslegung des Bremssystems bzw. des Fahrzeugs.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einer primären elektrischen Antriebsachse und einer sekundären elektrischen Antriebsachse bereitzustellen, das eine verbesserte Effizienz aufweist, da eine Rekuperation unter allen Umständen ausgenutzt werden kann. Es ist außerdem die Aufgabe der Erfindung ein Fahrzeug mit einer primären elektrischen Antriebsachse und einer sekundären elektrischen Antriebsachse bereitzustellen, das eine verbesserte Effizienz aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit einer primären elektrischen Antriebsachse und einer sekundären elektrischen Antriebsachse, die einen elektrischen Antrieb, mindestens ein Übersetzungsgetriebe, ein Differentialgetriebe, zwei Räder, zwei nasslaufende Betriebsbremsen mit je einem Aktuator sowie mindestens eine Trennvorrichtung, die zwischen dem elektrischen Antrieb und einer der Betriebsbremsen vorhanden ist, umfasst, wobei nach einem Fahrtbeginn bei Entstehung eines Verzögerungsbedarfes jeder der Aktuatoren aus einem Neutralbereich in einen Trennbereich verfahren wird, wodurch die zuvor geöffnete Trennvorrichtung geschlossen wird und jedes der Räder und jede der Betriebsbremsen mit dem Ausgang des Differentialgetriebes verbunden werden, so dass ein erstes Verzögerungsmoment von dem elektrischen Antrieb auf die Räder übertragen wird, und bei Überschreitung eines Grenzwertes für den Verzögerungsbedarf, bei dem das von dem elektrischen Antrieb auf die Räder übertragene erste Verzögerungsmoment nicht mehr ausreichend ist, jeder der Aktuatoren in einen Betriebsbremsbereich verfahren wird, wodurch die Betriebsbremsen betätigt werden und ein zweites Verzögerungsmoment auf die Räder übertragen wird, dadurch gelöst, dass jeder der Aktuatoren aus dem Trennbereich, ohne über den Neutralbereich zu fahren, direkt in den Betriebsbremsbereich verfahren wird, womit die Trennvorrichtung geschlossen bleibt und das zweite Verzögerungsmoment zusätzlich zu dem ersten Verzögerungsmoment übertragen wird.
Durch das direkte Verfahren von jedem der Aktuatoren aus dem Trennbereich in den Betriebsbremsbereich wird die Effizienz des Fahrzeugbetriebs verbessert und der Aufwand bei der thermischen Auslegung des Bremssystems bzw. des Fahrzeugs sinkt. Eine verbesserte Effizienz des Fahrzeugbetriebs hat in der Regel eine erhöhte Reichweite des Fahrzeugs zur Folge.
Das direkte Verfahren des Aktuators in den Betriebsbremsbereich bedeutet im Kontext der Erfindung, dass jeder der Aktuatoren aus dem Trennbereich in den Betriebsbremsbereich verfahren wird, ohne dass er vorher in den Neutralbereich verfahren wird.
Das erste Verzögerungsmoment, das von dem elektrischen Antrieb auf die Räder übertragen wird, entsteht durch eine Rekuperation. Um Energie zu erzeugen bzw. zurückzugewinnen, wird der elektrische Antrieb als Generator betrieben und von den Rädern über das Differentialgetriebe und ein Übersetzungsgetriebe angetrieben. Durch den Übertrag eines Drehmoments von den Rädern auf den elektrischen Antrieb entsteht eine Verzögerung des Fahrzeugs. Der Übertrag des ersten Verzögerungsmoments von dem elektrischen Antrieb auf die Räder ist im Kontext der Erfindung als Übertrag des Drehmoments von den Rädern auf den elektrischen Antrieb gemäß dem Wechselwirkungsprinzip zu verstehen.
Vorteilhaft wird unmittelbar nach der Entstehung des Verzögerungsbedarfes und vor dem Verfahren von jedem der Aktuatoren in den Trennbereich eine Synchronisation vorgenommen, bei der eine Drehzahlangleichung zwischen jedem der Räder und dem elektrischen Antrieb stattfindet. Die Synchronisation kann auch nur unter vorgegebenen Voraussetzungen, wie beispielsweise bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwerts für eine Fahrzeuggeschwindigkeit oder des Grenzwertes für den Verzögerungsbedarf, stattfinden. Auch bei einem Ausfall des elektrischen Antriebs kann die Synchronisation stattfinden.
Das Vornehmen der Synchronisation hat den Vorteil, dass ein Drehzahlunterschied zwischen einem Antrieb (elektrischer Antrieb, Übersetzungsgetriebe) und einem Abtrieb (Räder) ausgeglichen werden kann. Dieser Ausgleich erfolgt beispielsweise durch ein an der Trennvorrichtung erzeugtes Reibmoment.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Fahrzeug mit einer primären elektrischen Antriebsachse und einer sekundären elektrischen Antriebsachse, die einen elektrischen Antrieb, mindestens ein Übersetzungsgetriebe, ein Differentialgetriebe, zwei Räder, zwei nasslaufende Betriebsbremsen mit je einem Aktuator sowie mindestens eine Trennvorrichtung, die zwischen dem elektrischen Antrieb und einer der Betriebsbremsen vorhanden ist, umfasst, wobei die Räder und die Betriebsbremsen über die Trennvorrichtung mit dem Ausgang des Differentialgetriebes verbunden werden können, gelöst, indem jede Trennvorrichtung mit einem der Aktuatoren verbunden und durch diesen betätigbar ist, und jeder der Aktuatoren zwischen einem Neutralbereich, in dem er weder mit einer der Betriebsbremsen noch mit einer der Trennvorrichtungen in Verbindung steht, einem Trennbereich, der sich zwischen dem Neutralbereich und einem Betriebsbremsbereich befindet, in dem er mit einer der Trennvorrichtungen in Verbindung steht und einem Betriebsbremsbereich, innerhalb dem er mit einer der nasslaufenden Betriebsbremsen in Verbindung steht, verstellbar ist.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist eine verbesserte Effizienz auf, da die Reku- peration im Fahrzeugbetrieb unter allen Umständen ausgenutzt werden kann. Eine verbesserte Effizienz des Fahrzeugs ist in der Regel gleichbedeutend mit einer erhöhten Reichweite des Fahrzeugs bzw. des Akkus. Das Fahrzeug kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und dessen unterschiedlichen Ausführungen betrieben werden.
Es ist von Vorteil, wenn die sekundäre elektrische Antriebsachse ein Übersetzungsgetriebe umfasst und der elektrische Antrieb über das Übersetzungsgetriebe mit einem Eingang des Differentialgetriebes in Verbindung steht. Die Aktuatoren können hydraulisch ansteuerbar sein. Dazu kann mindestens ein Druckölbetätigungssystem vorgesehen sein, das dazu ausgebildet ist, einen oder mehrere Aktuatoren hydraulisch anzusteuern.
Die nasslaufenden Betriebsbremsen können insbesondere als ölbadbasierte Lamellennassbremsen ausgebildet sein. Alternativ können die nasslaufenden Betriebsbremsen als fluidgekühlte Lamellennassbremsen oder gemäß anderen aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen ausgebildet sein.
Die Erfindung soll nachfolgend durch Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden. Hierzu zeigen:
Fig. 1 : Diagramme, die beispielhaft eine Abfolge von Zuständen und Zustandsübergängen eines Aktuators, einer Betriebsbremse und einer Trennvorrichtung sowie eine daraus resultierende aktive Verzögerung und eine Rekuperation darstellen,
Fig. 2: Diagramme, die beispielhaft eine Abfolge von Zuständen und Zustandsübergängen des Aktuators, der Betriebsbremse und der Trennvorrichtung sowie die daraus resultierende aktive Verzögerung und die Rekuperation mit einer zusätzlichen Synchronisation der Trennvorrichtung darstellen, und
Fig. 3: eine schematische Darstellung einer sekundären elektrischen Antriebsachse eines Fahrzeugs, bei der je eine Trennvorrichtung zwischen einem elektrischen Antrieb und den beiden nasslaufenden Betriebsbremsen angeordnet ist.
Fig. 1 zeigt fünf Diagramme, die beispielhaft eine Abfolge von Zuständen und Zustandsübergängen eines Aktuators 7, einer Betriebsbremse 6 und einer Trennvorrichtung 8 sowie eine daraus resultierende Verzögerung und eine Rekuperation darstellen. Die Diagramme stellen alle denselben Zeitraum dar. Bis zum Zeitpunkt to fährt ein Fahrzeug mit dem Aktuator 7, der Betriebsbremse 6 und der Trennvorrichtung 8 mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit oder es beschleunigt, ohne dass ein Allrad-An- trieb benötigt wird. Die Trennvorrichtung 8 ist geöffnet, das heißt es besteht keine Verbindung zwischen einem Rad 5 und einem Differentialgetriebe 4. Dadurch, dass keine Verbindung zwischen dem Rad 5 und dem Differentialgetriebe 4 besteht können die Schleppverluste, die an einer sekundären elektrischen Antriebsachse 1 entstehen, minimiert oder ganz vermieden werden. Dies ist insbesondere im geschleppten Betrieb und/oder wenn eine Rekuperation, zum Beispiel bei bereits vollgeladenem Akku, nicht erwünscht ist vorteilhaft. Die Betriebsbremse 6 ist vollständig geöffnet. Das heißt, dass kein zweites Verzögerungsmoment von der Betriebsbremse 6 auf das Rad 5 übertragen wird. Es findet außerdem keine Rekuperation statt, es wird also kein erstes Verzögerungsmoment von dem elektrischen Antrieb 2 (E-Maschine) auf das Rad 5 übertragen. Zum Zeitpunkt to besteht ein Verzögerungsbedarf. Der Aktuator 7 beginnt daher von einem Neutralbereich N in einen Trennbereich C zu verfahren.
Zum Zeitpunkt ti erreicht der Aktuator 7 den Trennbereich C, wodurch die Trennvorrichtung 8 geschlossen wird. Durch das Schließen der Trennvorrichtung 8 setzt die Rekuperation ein und es wird ein erstes Verzögerungsmoment von dem elektrischen Antrieb 2 auf das Rad 5 übertragen. Durch das Übertragen des ersten Verzögerungsmoments von dem elektrischen Antrieb 2 auf das Rad 5 setzt eine Verzögerung des Fahrzeugs ein. Die Betriebsbremse 6 ist vollständig geöffnet.
Zum Zeitpunkt t2 erreicht die Rekuperation und somit auch das erste Verzögerungsmoment ein Maximum. Der Grenzwert für den Verzögerungsbedarf ist überschritten. Daher beginnt der Aktuator 7, der sich noch im Trennbereich C befindet, in einen Betriebsbremsbereich B zu verfahren. Die Trennvorrichtung 8 ist geschlossen und die Betriebsbremse 6 beginnt sich zu schließen und ein zweites Verzögerungsmoment auf das Rad 5 zu übertragen. Mit dem Verfahren des Aktuators 7 in den Betriebsbremsbereich B beginnt die Betriebsbremse 6 eine Bremswirkung auf das Rad 5 zu übertragen. Während des Verfahrens des Aktuator 7 in den Betriebsbremsbereich B nimmt das zweite Verzögerungsmoment, das von der Betriebsbremse 6 auf das Rad 5 übertragen wird, stetig zu.
Zum Zeitpunkt ts ist der Aktuator 7 im Betriebsbremsbereich B angekommen. Die Betriebsbremse 6 ist nun vollständig geschlossen und eine Bremskraft der Betriebsbremse 6 erreicht ein Maximum. Das zweite Verzögerungsmoment erreicht somit ebenfalls ein Maximum. Da sowohl das erste Verzögerungsmoment als auch das zweite Verzögerungsmoment maximal sind, ist auch die Verzögerung des Fahrzeugs maximal. Damit liegt eine Vollbremsung vor. Die Trennvorrichtung 8 ist nach wie vor geschlossen.
Die Verzögerung bleibt bis zum Zeitpunkt t4 maximal. Zum Zeitpunkt t4 besteht kein Verzögerungsbedarf mehr. Das Fahrzeug hat also entweder eine Zielgeschwindigkeit erreicht oder ist zum Stehen gekommen. Der Aktuator 7 beginnt daher aus dem Betriebsbremsbereich B in den Trennbereich C zu verfahren. Die Betriebsbremse 6 beginnt sich zu öffnen und die Verzögerung beginnt abzunehmen.
Zum Zeitpunkt ts erreicht der Aktuator 7 den Trennbereich C und die Betriebsbremse 6 ist vollständig geöffnet. Das zweite Verzögerungsmoment erreicht ein Minimum bzw. es wird kein zweites Verzögerungsmoment mehr auf die Räder 5 übertragen. Die Trennvorrichtung 8 ist nach wie vor geschlossen. Da kein Verzögerungsbedarf mehr besteht, beginnen die Rekuperation und das erste Verzögerungsmoment abzunehmen.
Zum Zeitpunkt te beginnt der Aktuator 7 aus dem Trennbereich C in den Neutralbereich N zu verfahren, wodurch die Trennvorrichtung 8 geöffnet wird und keine Rekuperation mehr stattfindet. Es findet somit keine Verzögerung des Fahrzeugs mehr statt. Die Betriebsbremse 6 ist nach wie vor geöffnet. Eine Drehzahl des elektrischen Antriebs 2 wird zum Zeitpunkt te oder kurz danach minimal oder null.
Zum Zeitpunkt t? erreicht der Aktuator 7 den Neutralbereich N. Das Fahrzeug wird nicht mehr verzögert, die Trennvorrichtung 8 und die Betriebsbremse 6 sind geöffnet und es findet keine Rekuperation mehr statt. Fig. 2 zeigt ebenfalls fünf Diagramme, die beispielhaft eine Abfolge von Zuständen und Zustandsübergängen des Aktuators 7, der Betriebsbremse 6 und der Trennvorrichtung 8 sowie die daraus resultierende Verzögerung und Rekuperation darstellen. Es findet jedoch im Unterschied zu Fig. 1 eine zusätzliche Synchronisation der Trennvorrichtung 8 statt.
Die Diagramme stellen alle denselben Zeitraum dar. Bis zum Zeitpunkt to fährt das Fahrzeug mit dem Aktuator 7, der Betriebsbremse 6 und der Trennvorrichtung 8 mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit oder es beschleunigt, ohne dass ein Allrad-An- trieb benötigt wird. Die Trennvorrichtung 8 ist geöffnet. Die Betriebsbremse 6 ist vollständig geöffnet. Es findet außerdem keine Rekuperation statt. Zum Zeitpunkt to besteht ein Verzögerungsbedarf. Der Aktuator 7 beginnt daher von dem Neutralbereich N in den Trennbereich C zu verfahren.
Zum Zeitpunkt ti ist die Betriebsbremse 6 geöffnet und es findet keine Rekuperation statt. Somit wird das Fahrzeug auch nicht verzögert. Der Aktuator 7 erreicht einen Synchronisationsbereich S, in dem die Trennvorrichtung 8 in einen synchronisierenden Zustand gebracht wird. Bei der Synchronisation wird eine Drehzahlangleichung zwischen dem Rad 5 und dem elektrischen Antrieb 2 vorgenommen. Die Drehzahlangleichung kann auch nur unter vorgegebenen Voraussetzungen vorgenommen werden.
Sobald die Synchronisation abgeschlossen ist wird der Aktuator 7 in den Trennbereich 0 verfahren. Zum Zeitpunkt t2 erreicht der Aktuator 7 den Trennbereich C, wodurch die Trennvorrichtung 8 geschlossen und ein erstes Verzögerungsmoment von dem elektrischen Antrieb 2 auf das Rad 5 übertragen wird. Durch das Übertragen des ersten Verzögerungsmoments von dem elektrischen Antrieb 2 auf das Rad 5 setzt eine Verzögerung des Fahrzeugs ein. Die Betriebsbremse 6 ist vollständig geöffnet. Zum Zeitpunkt ts erreicht die Rekuperation und somit auch das erste Verzögerungsmoment ein Maximum. Der Grenzwert für den Verzögerungsbedarf ist somit überschritten. Daher beginnt der Aktuator 7, der sich noch im Trennbereich C befindet, in den Betriebsbremsbereich B zu verfahren. Die Trennvorrichtung 8 ist geschlossen und die Betriebsbremse 6 beginnt sich zu schließen und ein zweites Verzögerungsmoment auf das Rad 5 zu übertragen. Während des Verfahrens des Aktuator 7 in den Betriebsbremsbereich B nimmt das zweite Verzögerungsmoment, das von der Betriebsbremse 6 auf das Rad 5 übertragen wird, stetig zu.
Zum Zeitpunkt t4 ist der Aktuator 7 im Betriebsbremsbereich B angekommen. Die Betriebsbremse 6 ist nun vollständig geschlossen und eine Bremskraft der Betriebsbremse 6 erreicht ein Maximum. Das zweite Verzögerungsmoment erreicht somit ebenfalls ein Maximum. Da sowohl das erste Verzögerungsmoment als auch das zweite Verzögerungsmoment maximal sind, ist auch die Verzögerung maximal. In Fig. 2 ist dieser Zustand als Vollbremsung bezeichnet. Die Trennvorrichtung 8 ist nach wie vor geschlossen.
Die Verzögerung bleibt bis zum Zeitpunkt ts maximal. Zum Zeitpunkt ts besteht kein Verzögerungsbedarf mehr. Das Fahrzeug hat also entweder eine Zielgeschwindigkeit erreicht oder ist zum Stehen gekommen. Der Aktuator 7 beginnt daher aus dem Betriebsbremsbereich B in den Trennbereich C zu verfahren. Die Betriebsbremse 6 beginnt sich zu öffnen und die Verzögerung beginnt abzunehmen.
Zum Zeitpunkt te erreicht der Aktuator 7 den Trennbereich C und die Betriebsbremse 6 ist vollständig geöffnet. Das zweite Verzögerungsmoment erreicht ein Minimum. Die Trennvorrichtung 8 ist nach wie vor geschlossen. Da kein Verzögerungsbedarf mehr besteht, beginnen die Rekuperation und das erste Verzögerungsmoment abzunehmen.
Zum Zeitpunkt t? beginnt der Aktuator 7 aus dem Trennbereich C in den Neutralbereich N zu verfahren, wodurch die Trennvorrichtung 8 geöffnet wird und keine Rekuperation mehr stattfindet. Es findet somit keine Verzögerung des Fahrzeugs mehr statt. Die Betriebsbremse 6 ist nach wie vor geöffnet. Die Drehzahl des elektrischen Antriebs 2 wird zum Zeitpunkt t? oder kurz danach minimal oder null.
Zum Zeitpunkt ts erreicht der Aktuator 7 den Neutralbereich N. Das Fahrzeug wird nicht mehr verzögert, die Trennvorrichtung 8 und die Betriebsbremse 6 sind geöffnet und es findet keine Rekuperation mehr statt.
Die Zustandsübergänge der Betriebsbremse 6 und des Aktuator 7 erfolgen kontinuierlich. Die Zustandsübergänge der Trennvorrichtung 8 erfolgen hingegen diskret.
Die Zustandsübergänge sind in den Fig. 1 und 2 ohne Beschränkung der Allgemeinheit linear dargestellt. Die Zustandsübergänge der Betriebsbremse 6 und des Aktuators 7 können auch nichtlinear erfolgen. Die daraus resultierende Verzögerung und die ebenfalls daraus resultierende Rekuperation können ebenso nichtlinear zu- oder abnehmen.
Auch wenn stets nur eine Betriebsbremse 6, ein Rad 5 und eine Trennvorrichtung 8 in den Fig. 1 und 2 dargestellt sind, können die dargestellten und beschriebenen Zustände und Zustandsübergänge auch für mehrere oder alle Räder 5, Betriebsbremsen 6 und/oder Trennvorrichtungen 8 des Fahrzeugs gelten.
Eine schematische Darstellung der sekundären elektrischen Antriebsachse 1 , bei der je eine Trennvorrichtung 8 zwischen dem elektrischen Antrieb 2 und den beiden nasslaufenden Betriebsbremsen 6 angeordnet ist, ist in Fig. 3 dargestellt. Die dargestellte sekundäre elektrische Antriebsachse 1 ist die sekundäre elektrische Antriebsachse 1 eines Fahrzeugs, das gemäß den bereits beschriebenen Verfahren betrieben werden kann. Sie weist den elektrischen Antrieb 2 auf, der über ein Übersetzungsgetriebe 3 mit einem Eingang des Differentialgetriebes 4 verbunden ist. Das Übersetzungsgetriebe 3 ist dazu ausgelegt, ein Drehmoment, das von dem elektrischen Antrieb 2 erzeugt wird, in ein anderes Drehmoment zu übersetzen und an das Differentialgetriebe 4 weiterzugeben. Die Räder 5 stehen jeweils über eine der zwei nasslaufenden Betriebsbremsen 6 mit jeweils einem Ausgang des Differentialgetriebes 4 in Verbindung. Das Differentialgetriebe 4 steht durch je eine Trennvorrichtung 8 (DCU) mit einer Betriebsbremse 6, die als nasslaufende Bremse ausgeführt ist, und einem der Räder 5 voneinander trennbar in Verbindung. Wenn das Differentialgetriebe 4 mit den beiden Rädern 5 verbunden ist, können die Räder 5 durch den elektrischen Antrieb 2 angetrieben werden. Gleichzeitig können die Räder 5 ein Drehmoment auf den elektrischen Antrieb 2 übertragen, wodurch dieser generato- risch betrieben werden und eine Rekuperation stattfinden kann.
Jede Betriebsbremse 6 steht mit einem Aktuator 7 in Verbindung, der vorteilhaft hydraulisch ansteuerbar ist. Jeder Aktuator 7 ist dazu ausgelegt, eine Betriebsbremse 6 auszulösen bzw. zu betätigen. Dazu kann der Aktuator 7 in den Betriebsbremsbereich B gebracht werden. Gleichzeitig erfüllt der Aktuator 7 eine weitere Funktion: Er ist auch dazu ausgelegt die Trennvorrichtung 8 zu betätigen und sie somit in einen anderen Zustand zu bringen, indem er in den Trennbereich C gebracht wird. Der Aktuator 7 kann außerdem in den Neutralbereich N gebracht werden, in dem er weder mit der Betriebsbremse 6 noch mit der Trennvorrichtung 8 verbunden ist. Der Trennbereich C ist dabei zwischen dem Betriebsbremsbereich B und dem Neutralbereich N angeordnet. Die Buchstaben „L“ und „R“, die den Aktuatorpositionen in Fig. 3 zugeordnet sind, geben an, ob eine Position dem Aktuator 7 der linken oder der rechten Betriebsbremse 6 zugeordnet ist.
Bei den Trennvorrichtungen 8 kann es sich beispielsweise um Reibschaltkupplungen oder formschlüssige Kupplungen, z.B. Klauenkupplungen, handeln, wie sie aus dem Stand der Technik weitgehend bekannt sind. Je nach Aufbau der sekundären elektrischen Antriebsachse 1 kann es sinnvoll sein, mehrere Trennvorrichtungen 8 an verschiedenen Positionen anzubringen. Durch das Anbringen der Trennvorrichtungen 8 zwischen je einem der beiden Ausgänge des Differentialgetriebes 4 und einer der beiden nasslaufenden Betriebsbremsen 6, ist die Verbindung zwischen den Rädern 5 der sekundären elektrischen Antriebsachse 1 und dem elektrischen Antrieb 2 lösbar. Durch das Lösen der Verbindung können bei geschleppten Betrieb Schleppverluste, die beispielsweise durch Reibung entstehen, vermieden werden. Bezuqszeichen
1 sekundäre elektrische Antriebsachse
2 elektrischer Antrieb
3 Übersetzungsgetriebe
4 Differentialgetriebe
5 Rad
6 Betriebsbremse
7 Aktuator
8 Trennvorrichtung
B Betriebsbremsbereich
C Trennbereich
N Neutralbereich
S Synchronisationsbereich to-ts Zeitpunkte

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs it einer primären elektrischen Antriebsachse und einer sekundären elektrischen Antriebsachse (1 ), die einen elektrischen Antrieb (2), mindestens ein Übersetzungsgetriebe (3), ein Differentialgetriebe (4), zwei Räder (5), zwei nasslaufende Betriebsbremsen (6) mit je einem Aktuator (7) sowie mindestens eine Trennvorrichtung (8), die zwischen dem elektrischen Antrieb (1 ) und einer der Betriebsbremsen (6) vorhanden ist, umfasst, wobei
- nach einem Fahrtbeginn bei Entstehung eines Verzögerungsbedarfes jeder der Aktuatoren (7) aus einem Neutralbereich (N) in einen Trennbereich (C) verfahren wird, wodurch die zuvor geöffnete Trennvorrichtung (8) geschlossen wird und jedes der Räder (5) und jede der Betriebsbremsen (6) mit dem Ausgang des Differentialgetriebes (4) verbunden werden, so dass ein erstes Verzögerungsmoment von dem elektrischen Antrieb (2) auf die Räder (5) übertragen wird, und
- bei Überschreitung eines Grenzwertes für den Verzögerungsbedarf, bei dem das von dem elektrischen Antrieb (2) auf die Räder (5) übertragene erste Verzögerungsmoment nicht mehr ausreichend ist, jeder der Aktuatoren (7) in einen Betriebsbremsbereich (B) verfahren wird, wodurch die Betriebsbremsen (6) betätigt werden und ein zweites Verzögerungsmoment auf die Räder (5) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass
-jeder der Aktuatoren (7) aus dem Trennbereich (C), ohne über den Neutralbereich (N) zu fahren, direkt in den Betriebsbremsbereich (B) verfahren wird, womit die Trennvorrichtung (8) geschlossen bleibt und das zweite Verzögerungsmoment zusätzlich zu dem ersten Verzögerungsmoment übertragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach der Entstehung des Verzögerungsbedarfes und vor dem Verfahren von jedem der Aktuatoren (7) in den Trennbereich (C) eine Synchronisation vorgenommen wird, bei der eine Drehzahlangleichung zwischen jedem der Räder (5) und dem elektrischen Antrieb (2) stattfindet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisation nur unter vorgegebenen Voraussetzungen, wie beispielsweise bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwerts für eine Fahrzeuggeschwindigkeit oder des Grenzwertes für den Verzögerungsbedarf, stattfindet.
4. Fahrzeug mit einer primären elektrischen Antriebsachse und einer sekundären elektrischen Antriebsachse (1), die einen elektrischen Antrieb (2), mindestens ein Übersetzungsgetriebe (3), ein Differentialgetriebe (4), zwei Räder (5), zwei nasslaufende Betriebsbremsen (6) mit je einem Aktuator (7) sowie mindestens eine Trennvorrichtung (8), die zwischen dem elektrischen Antrieb (1 ) und einer der Betriebsbremsen (6) vorhanden ist, umfasst, wobei
- die Räder (5) und die Betriebsbremsen (6) über die Trennvorrichtung (8) mit dem Ausgang des Differentialgetriebes (4) verbunden werden können, dadurch gekennzeichnet, dass
-jede Trennvorrichtung (8) mit einem der Aktuatoren (7) verbunden und durch diesen betätigbar ist, und
-jeder der Aktuatoren (7) zwischen einem Neutralbereich (N), in dem er weder mit einer der Betriebsbremsen (6) noch mit einer der Trennvorrichtungen (8) in Verbindung steht, einem Trennbereich (C), der sich zwischen dem Neutralbereich (N) und einem Betriebsbremsbereich(B) befindet, in dem er mit einer der Trennvorrichtungen (8) in Verbindung steht und einem Betriebsbremsbereich (B), innerhalb dem er mit einer der nasslaufenden Betriebsbremsen (6) in Verbindung steht, verstellbar ist.
5. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre elektrische Antriebsachse (1) ein Übersetzungsgetriebe (3) umfasst und der elektrische Antrieb (2) über das Übersetzungsgetriebe (3) mit einem Eingang des Differentialgetriebes (4) in Verbindung steht.
6. Fahrzeug nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Aktuatoren (7) hydraulisch ansteuerbar ist.
7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nasslaufenden Betriebsbremsen (6) als ölbadbasierte Lamellennassbremsen ausgebildet sind.
8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nasslaufenden Betriebsbremsen (6) als fluidgekühlte Lamellennassbremsen ausgebildet sind.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100151988A1 (en) * 2005-06-22 2010-06-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Controller of drive device for vehicle
US20110312460A1 (en) * 2008-12-01 2011-12-22 Getrag Driveline Systems Gmbh Hybrid drive unit and method for its operation
US8548707B2 (en) * 2006-09-28 2013-10-01 Volkswagen Ag Braking system and method for braking a vehicle having a hybrid drive
US20200262293A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-20 Zf Friedrichshafen Ag Drive axle for electric vehicles
DE102019209465A1 (de) * 2019-06-28 2020-12-31 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe mit einer Differential-Sperreinheit

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012213647B4 (de) * 2012-08-02 2014-07-03 Magna Powertrain Ag & Co. Kg Verfahren zum Betreiben eines Antriebstrangs
DE102013224313A1 (de) * 2013-03-05 2014-09-11 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100151988A1 (en) * 2005-06-22 2010-06-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Controller of drive device for vehicle
US8548707B2 (en) * 2006-09-28 2013-10-01 Volkswagen Ag Braking system and method for braking a vehicle having a hybrid drive
US20110312460A1 (en) * 2008-12-01 2011-12-22 Getrag Driveline Systems Gmbh Hybrid drive unit and method for its operation
US20200262293A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-20 Zf Friedrichshafen Ag Drive axle for electric vehicles
DE102019209465A1 (de) * 2019-06-28 2020-12-31 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe mit einer Differential-Sperreinheit
US20220397187A1 (en) * 2019-06-28 2022-12-15 Zf Friedrichshafen Ag Transmission with a differential locking unit

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