WO2024099705A1 - Verfahren und vorrichtung zum ankoppeln einer elektrischen maschine - Google Patents

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vehicle
coupling
staging
wheel
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Jens Halbedel
Henry KRUEGER
Christian Karges
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Definitions

  • the invention relates to a method and a corresponding device designed to couple an electrical machine to an axle of a motor vehicle.
  • An electrically powered motor vehicle may comprise one or more electrical machines that are permanently connected to an axle, e.g. the front axle or the rear axle, of the vehicle in order to drive the axle and thus the vehicle.
  • the two axles of the vehicle are typically each driven by a dedicated set of electrical machines.
  • a decoupling unit can be arranged between at least one axle and the respective set of electrical machines in order to selectively decouple the set of electrical machines from the axle, e.g. if four-wheel operation is not required and/or desired to drive the vehicle.
  • the decoupling unit can have a dead time in order to couple the set of electrical machines to the axle and then to cause a drive torque on the axle. This dead time and the resulting, possibly smoothed, build-up of the additional drive or torque can be perceived by a user of the vehicle as uncomfortable and/or sluggish or unsporting.
  • This document deals with the technical task of efficiently increasing the comfort and/or sportiness of a vehicle when connecting an electric machine to the vehicle.
  • a device for coupling a second electric machine by means of a decoupling unit in particular by means of a clutch, e.g. by means of a claw clutch) to a wheel of a (motor) vehicle.
  • the vehicle can already be driven by a first electric machine driven.
  • the first electric machine can be designed to drive a first axle of the vehicle and the second electric machine can be designed to drive a second axle of the vehicle (on which the at least one wheel of the vehicle to be driven is arranged).
  • the first axle can be the front axle and the second axle can be the rear axle of the vehicle.
  • the first axle can be the rear axle and the second axle can be the front axle.
  • the decoupling unit can be designed to decouple the second electric machine from the (driven) wheel, in particular from the second axle, in the open state. Furthermore, the decoupling unit can be designed to couple the second electric machine to the wheel, in particular to the second axle, in the closed state, so that the wheel and/or the second axle are driven by the second electric machine (if a torque is generated by the second electric machine).
  • the vehicle can thus have a (purely) electric all-wheel drive, in which the second electric machine can be decoupled from the second axle of the vehicle if necessary (by the decoupling unit) (in order to enable the vehicle to operate as efficiently as possible).
  • the second electric machine can be coupled to the second axle again (e.g. to provide an increased drive torque of the vehicle).
  • the device is configured to determine that the second electric machine should be coupled to the wheel of the vehicle. For example, it can be recognized that an additional drive torque (in addition to the drive torque provided by the first electric machine) is required to drive the vehicle, which (after coupling) can be provided by the second electric machine.
  • the vehicle can comprise a dedicated control element, in particular a shift paddle (on the steering wheel) and/or a kick-down pedal and/or a control knob or a control button (which enables the user, in particular the driver, of the vehicle to explicitly request the coupling of the second electric machine).
  • the device can be set up to detect an actuation of the control element. It can then be determined based on the detected actuation that the second electric machine should be coupled to the wheel of the vehicle.
  • the coupling of the second electric machine (via the (closed) decoupling unit) to the wheel of the vehicle can then be effected.
  • a particularly convenient coupling of the second electric machine can be effected.
  • the device can further be configured to effect at least one staging measure in response to the determination, by means of which the coupling of the second electric machine becomes perceptible to the user, in particular to the driver, of the vehicle.
  • the device can cause the second electric machine to be coupled to the wheel (in particular to the second axle) of the vehicle via the decoupling unit. This can be brought about by closing the decoupling unit.
  • the device can be configured to prepare the staging measure between the detection time and the coupling time in such a way that at the coupling time the coupling of the second electric machine becomes perceptible to the user of the vehicle, in particular by an additional vehicle acceleration and/or by an (additional and/or modified) noise and/or by an (additional and/or modified) graphic display.
  • the actual coupling of the second electric machine to the wheel, in particular to the second axle, of the vehicle can, for example, cause a basic acceleration and/or a basic jolt and/or a basic noise and/or a basic display. These can be designed in such a way that they are perceived by the user as relatively weak and/or disturbing and/or not at all.
  • the at least one staging measure can be aimed at (at the coupling time)
  • staged display that differs from the basic display (e.g. through (additional and/or modified) animation and/or coloring and/or graphic elements of the display).
  • the staging acceleration and/or the staging jolt and/or the staging noise and/or the staging display can be so strong that they are perceived by the user as a driving experience.
  • the device can be set up to cause, as part of a staging measure, that a torque produced by the first electric machine is reduced before the coupling time, in particular by a torque reserve.
  • a target torque can be provided by the first electric machine at the detection time.
  • the device can cause the torque produced by the first electric machine (up to the coupling time) to be reduced to a reduced torque in order to generate a torque reserve.
  • the reduced torque can be 5% or more below the target torque, for example.
  • the device can also be designed to cause the torque produced by the first electric machine to be increased again, in particular by the torque reserve, at the coupling point in time at which the coupling of the second electric machine takes place. In this way, a staging of the coupling of the second electric machine that is perceptible (as a driving experience) can be brought about in a particularly efficient manner.
  • the device can be set up to reduce the torque produced by the first electrical machine starting from the detection time up to the coupling time, in particular smoothly (and thus not perceptible to the user). Furthermore, the device can be set up to cause the torque produced by the first electrical machine at the coupling point is suddenly increased, especially by the torque reserve. This allows a particularly comfortable staging of the coupling.
  • the device can be set up to cause, as part of a staging measure, the speed of the second electric machine to be increased to an excessive speed before the coupling time, which is greater than the target speed of the second electric machine for the coupling.
  • the target speed can depend on the current speed of the wheel of the vehicle.
  • the device can be configured to determine the current rotational speed of the wheel (at the time of detection). Based on this, the target rotational speed of the second electric machine for the coupling can be determined, e.g. so that the target rotational speed corresponds to the current rotational speed of the wheel (taking into account the gear ratio between the shaft of the second electric machine and the wheel axle of the wheel).
  • the second electric machine can be caused to be set (between the detection time and the coupling time) to an excessive speed that is, for example, 5% or more higher than the target speed.
  • the speed of the second electric machine can be increased to the excessive speed starting from the detection time up to the coupling time.
  • the second electric machine can be coupled to the wheel of the vehicle via the decoupling unit. Due to the excessive speed of the second electric machine and due to the inertia of the shaft of the second electric machine, an effect perceptible to the user is achieved, in particular with regard to additional vehicle acceleration and/or with regard to a noise by means of one or more several loudspeakers and/or a graphic representation using one or more screens of a display operating concept of the vehicle. This can create a particularly comfortable and/or sporty staging of the coupling of the second electric machine.
  • the device can be set up to cause, as part of a staging measure, that a centrifugal force unit (e.g. a flywheel), in particular by the second electric machine, is driven before the coupling time. Furthermore, at the coupling time, the second electric machine and the driven centrifugal force unit can be coupled to the wheel of the vehicle via the decoupling unit, so that the driven centrifugal force unit produces an effect that is perceptible to the user, in particular in relation to additional vehicle acceleration and/or in relation to a noise by means of one or more loudspeakers and/or a graphic representation by means of one or more screens of a display operating concept of the vehicle. In this way, a particularly comfortable and/or sporty staging of the coupling can be achieved.
  • a centrifugal force unit e.g. a flywheel
  • the second electric machine and the driven centrifugal force unit can be coupled to the wheel of the vehicle via the decoupling unit, so that the driven centrifugal force unit produces an effect that is perceptible to the
  • the one or more staging measures described in this document can be used in a corresponding manner to generate an additional (noticeable) deceleration of the vehicle (e.g. when the second electric machine is coupled to recuperate electrical energy from the kinetic energy of the vehicle).
  • the device can be set up in particular to determine that the second electric machine should be coupled to the wheel of the vehicle for recuperation. As part of a staging measure, it can then be ensured that before the coupling time the speed of the second electric machine is set to a reduced speed that is lower than the target speed of the second electric machine.
  • the device can also be set up to cause the second electric machine to be coupled to the wheel of the vehicle via the decoupling unit at the coupling time, so that due to the reduced speed of the second electric machine and due to an inertia of a shaft of the second electric machine, an effect perceptible to the user is generated, in particular in relation to an additional vehicle deceleration and/or in relation to a noise by means of one or more loudspeakers and/or a graphic representation by means of one or more screens of a display operating concept of the vehicle. In this way, a particularly comfortable and/or sporty staging of the coupling can be achieved.
  • the device can be set up to determine the driving speed and/or the acceleration of the vehicle (e.g. the driving speed and/or the acceleration at the time of detection).
  • the one or more staging measures can then be effected depending on the driving speed and/or the acceleration of the vehicle.
  • the extent and/or the strength of the one or more staging measures such as the level of the torque reserve of the first electric machine effected as part of a staging measure and/or the level of the excessive speed of the second electric machine effected as part of a staging measure, can be adjusted depending on the driving speed and/or the acceleration.
  • the device can be set up to bring about one or more staging measures if the driving speed is less than a speed threshold value and/or if the acceleration is less than an acceleration threshold value. Alternatively or additionally, the device can be set up not to bring about and/or to prevent one or more staging measures if the Driving speed is greater than the speed threshold value and/or when the acceleration is greater than the acceleration threshold value. Alternatively or additionally, the extent of the one or more measures, in particular the level of the torque reserve and/or the level of the excessive speed, can be reduced with increasing driving speed and/or with increasing acceleration and/or increased with decreasing driving speed and/or with decreasing acceleration.
  • the coupling of the second electric machine can therefore be initiated depending on the current driving speed and/or the current acceleration of the vehicle. This can, for example, further increase the comfort and/or driving experience of the vehicle.
  • the one or more staging measures can be implemented depending on one or more environmental conditions of the vehicle's surroundings.
  • An example environmental condition is the coefficient of friction of the road on which the vehicle is driving.
  • the one or more staging measures can be implemented or not implemented depending on data from a navigation system of the vehicle, e.g. depending on a type of road (such as motorway, country road, city street, play street, etc.) on which the vehicle is driving. In this way, for example, the comfort and/or driving experience of the vehicle can be further increased.
  • a (road) motor vehicle in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle
  • a (road) motor vehicle in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle
  • a method for coupling a second electric machine by means of a decoupling unit eg by means of a clutch
  • the method includes determining that the second electric machine is to be coupled to the wheel of the vehicle.
  • the method further includes, in response to the determining, effecting at least one staging action by which the coupling of the second electric machine becomes perceptible to a user of the vehicle.
  • SW software program
  • the SW program can be configured to be executed on a processor (e.g. on a control unit of a vehicle) and thereby to carry out the method described in this document.
  • the storage medium can comprise a software program which is designed to be executed on a processor and thereby to carry out the method described in this document.
  • Figure 1 shows exemplary components of a vehicle
  • Figure 2a shows an exemplary temporal progression of the rotational speed of an electrical machine during a coupling process
  • Figure 2b shows an exemplary temporal progression of the rotational and/or drive torque produced by an already coupled electrical machine during a coupling process of another electrical machine
  • Figure 3 shows a flow chart of an exemplary method for coupling an electrical machine to an axle of a vehicle.
  • Fig. 1 shows an exemplary vehicle 100 that includes a first electric machine 101 that is designed to drive a first axle 111 (e.g. the rear axle) of the vehicle 100.
  • the first electric machine 101 can optionally be firmly coupled to the first axle.
  • the vehicle 100 further comprises a second electric machine 102, which is designed to drive a second axle 112 (e.g. the front axle) of the vehicle 100.
  • a decoupling unit 103 e.g. a (claw) clutch
  • a decoupling unit 103 can be arranged, which is designed to selectively couple the second electric machine 102 to the second axle 112 or to decouple it therefrom.
  • the vehicle 100 may further comprise one or more control elements 104 that enable a user, in particular the driver, of the vehicle 100 to control the drive of the vehicle 100.
  • Example control elements 104 are an accelerator pedal (e.g., a kick-down pedal) and/or a shift paddle.
  • the vehicle 100 shown in Fig. 1 is thus an all-wheel vehicle 100 in which all wheels of the vehicle 100 can be driven by one or more electric machines 101, 102 (indirectly via the axles 111, 112).
  • a (control) device 110 of the vehicle 100 can detect and/or determine that the second electric machine 102 should be coupled to the second axle 112, e.g. to provide additional drive torque.
  • the second electric machine 102 can then be activated and the speed of the second electric machine 102 can be adapted to the current driving speed of the vehicle 100 and/or to the current speed of the second axle 112.
  • the second electric machine 102 can also be coupled to the second axle 112 via the decoupling unit 103 (in particular by closing the decoupling unit).
  • the coupling process caused by the decoupling unit 103 can have a certain dead time. This can lead to the torque caused by the second electric machine 102 being transmitted to the second axle 112 with a time delay and/or with a certain starting gradient (i.e., smoothed). This can be perceived as unpleasant by a user, in particular by the driver, of the vehicle 100. Furthermore, such a smoothed coupling of the second electric machine 102 requires the use of a relatively complex coupling within the decoupling unit 103, which is associated with additional costs and/or installation space and/or weight.
  • This document describes a method by which an active staging of the coupling process is effected, which is perceptible by the user, in particular by the driver, of the vehicle 100.
  • one or more staging measures can be effected, which at least partially lead to a structure perceptible to the driver.
  • an additional rotational and/or drive torque (associated with the coupling process). This can increase comfort for the user.
  • this can enable the use of a relatively cost-effective coupling, in particular a claw coupling, within the decoupling unit 103.
  • the (control) device 110 can, for example, recognize based on the actuation of a control element 104 of the vehicle 100 that the second electric machine 102 is to be coupled to the second axle 112.
  • the control element 104 can, for example, be a shift paddle and/or a kick-down paddle.
  • a control element 104 can thus be provided that explicitly enables the user of the vehicle 100 to initiate the coupling of the second electric machine 102.
  • a target speed 211 can be determined for the second electric machine 102, which depends on the driving speed of the vehicle 100 and/or on the speed of the second axle 112.
  • the target speed 211 can, for example, correspond to the speed of the second axle 112 (according to the gear ratio of an optional transmission of the decoupling unit 103).
  • the second electric machine 102 can be accelerated to an excessive speed 212 that is higher than the target speed 211 before the coupling time 202 at which the coupling with the second axle 112 takes place.
  • the second electric machine 102 thus has an excessive speed 212 at the coupling time 202, which is above the target speed 211 by the offset value 213 (eg by 5% or more or by 10% or more).
  • the offset value 213 eg by 5% or more or by 10% or more.
  • a reduction in the torque produced by the first electric machine 101 on the first axle 111 can be effected prior to the coupling of the second electric machine 102, as shown by way of example in Fig. 2b.
  • the first electric machine 101 produces a target torque 221, for example, prior to the coupling process (e.g. at the detection time 201).
  • the torque 220 produced by the first electric machine 101 can be reduced to a reduced torque 222 (which is smaller than the target torque 221 (e.g. by 5% or more or by 10% or more) from the detection time 201 onwards.
  • an additional torque reserve 223 can be generated.
  • the torque 220 produced by the first electric machine 101 can be raised again to the target torque 221 in order to make the additional torque reserve 223 perceptible to the user of the vehicle 100 (as a driving experience). This is shown by way of example by the temporal progression 225 of the torque 220 in Fig. 2b.
  • one or more staging measures can be effected in order to Comfort for the user of the vehicle 100.
  • the one or more staging measures can be implemented depending on the current driving speed of the vehicle 100 (at the detection time 201). The extent of the one or more staging measures can be reduced as the driving speed increases. If necessary, the one or more staging measures can only be implemented if the driving speed of the vehicle 100 is less than a speed threshold. On the other hand, a smooth coupling of the second electric machine 102 can be implemented if the driving speed of the vehicle 100 is greater than the second speed threshold.
  • electric vehicles 100 typically do not have a coupling between the one or more electric motors 101, 102 and one or more wheels of the vehicle 100, but are directly coupled.
  • one or more electric motors 101, 102 can be installed on each axle 111, 112 and directly coupled to the respective driven axle 111, 112.
  • This direct coupling allows a very dynamic design of the electric drive in relation to the torque build-up according to the driver's request (e.g. pedal request).
  • the driver's request e.g. pedal request
  • one driven axle 111 in the vehicle 100 is typically sufficient, which is why the other axle 112 can be deactivated or even uncoupled due to efficiency advantages.
  • This coupling and decoupling can take place in the background, preferably in a way that is not noticeable to the user and/or smoothed out in relation to the torque build-up or reduction.
  • the coupling or decoupling of an electric machine 102 via a decoupling unit 103 typically acts like a dead time during torque build-up.
  • the result is a delayed and/or smoothed torque build-up in dynamic Accelerator pedal requirements compared to a system without a decoupling unit 103 or with a permanently closed decoupling unit 103.
  • coupling and/or direct switching can be effected via user interaction on a control element 104 (e.g. on a shift paddle and/or on a kick-down pedal).
  • the user can thus actuate the control element 104 to effect the coupling of the second electric machine 102.
  • staging measure is to over-rev the uncoupled (second) electric motor 102 before coupling to use the moment of inertia as additional punch potential. When coupled, this generates an additional acceleration peak and/or an additional acoustic peak, which can be used for staging.
  • a centrifugal force unit (eg with a flywheel, such as a flywheel) can be driven in advance of the switching on of the second electric machine 102.
  • the centrifugal force unit can be driven by the second electric machine 102, for example.
  • the centrifugal force unit can then also be coupled when the second electric machine 102 is switched on in order to bring about additional acceleration, which can be used for staging.
  • the first (e.g. front) electric machine 102 before the second (possibly rear) electric machine 102 is connected via the decoupling unit 103, the first (e.g. front) electric machine 102 can only provide a reduced torque 222 so that the torque potential 223 of the entire drive train felt by the user increases during coupling.
  • Fig. 3 shows a flow chart of a (possibly computer-implemented) method 300 for coupling a second electric machine 102 by means of a decoupling unit 103 to a wheel of a vehicle 100, while the vehicle 100 is already being driven by a first electric machine 101.
  • the first electric machine 101 can be configured to drive one or more wheels on a first axle 111 of the vehicle 100.
  • the second electric machine 102 can be configured to drive one or more wheels on a second axle 112 of the vehicle 100 when, in particular as soon as, the second electric machine 102 is coupled to the second axle 112, and thus to the one or more wheels on the second axle 112.
  • the method 300 includes determining 301 that the second electric machine 102 should be coupled to the wheel of the vehicle 100 (in order to drive the wheel). This can be detected, for example, based on the actuation of a control element 104 of the vehicle 100.
  • the determining 301 can take place at a detection time 201.
  • the method 300 comprises, in response to the determining 301, the effecting 302 of at least one staging measure by which the coupling of the second electric machine 102 becomes perceptible for a user of the vehicle 100.
  • an (additional) staging measure can be effected as part of the coupling process, which is perceptible for the user of the vehicle 100 (eg acoustically and/or as additional acceleration).
  • a basic jolt and/or a basic acceleration and/or a basic noise and/or a basic display can be caused (for example as a result of closing the decoupling unit 103).
  • the at least one staging measure can be designed in such a way that the measure causes a jolt that goes beyond the basic jolt and/or an acceleration that goes beyond the basic acceleration and/or a noise that goes beyond the basic noise and/or a display that goes beyond the basic display. In this way, the coupling of the second electric machine 102 can be perceived by the user as a driving experience (and not as a disturbing effect).
  • the measures described in this document can increase the comfort of a user of a vehicle 100 when coupling an electric machine 102. Furthermore, a particularly efficient coupling or uncoupling of an electric machine 102 can be made possible (e.g. by using a claw coupling).

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Koppeln einer zweiten elektrischen Maschine mittels einer Abkoppeleinheit mit einem Rad eines Fahrzeugs, während das Fahrzeug bereits durch eine erste elektrische Maschine angetrieben wird. Die Vorrichtung ist eingerichtet, zu bestimmen, dass die zweite elektrische Maschine mit dem Rad des Fahrzeugs gekoppelt werden soll. Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, in Reaktion auf das Bestimmen zumindest eine Inszenierungs-Maßnahme zu bewirken, durch die das Koppeln der zweiten elektrischen Maschine für einen Nutzer des Fahrzeugs wahrnehmbar wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Ankoppeln einer elektrischen Maschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung, die darauf ausgerichtet sind, eine elektrische Maschine an einer Achse eines Kraftfahrzeugs anzukoppeln.
Ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug kann ein oder mehrere elektrische Maschinen umfassen, die fest mit einer Achse, z.B. mit der Vorderachse oder mit der Hinterachse, des Fahrzeugs verbunden sind, um die Achse und damit das Fahrzeug anzutreiben.
Bei einem Fahrzeug mit Allradantrieb werden die beiden Achsen des Fahrzeugs typischerweise jeweils durch eine dedizierte Menge von elektrischen Maschinen angetrieben. Dabei kann zwischen zumindest einer Achse und der jeweiligen Menge von elektrischen Maschinen eine Abkoppeleinheit angeordnet sein, um die Menge von elektrischen Maschinen selektiv von der Achse abzukoppeln, z.B. wenn für den Antrieb des Fahrzeugs kein Allrad-Betrieb erforderlich und/oder gewünscht ist.
Die Abkoppeleinheit kann eine Totzeit aufweisen, um die Menge von elektrischen Maschinen mit der Achse zu koppeln, und um daraufhin ein Antriebsmoment an der Achse zu bewirken. Diese Totzeit und der sich daraus ergebene, ggf. verschliffene, Aufbau des zusätzlichen Antriebs- bzw. Drehmoments kann von einem Nutzer des Fahrzeugs als unkomfortabel und/oder als träge bzw. unsportlich empfunden werden.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, den Komfort und/oder die Sportlichkeit eines Fahrzeugs bei der Ankopplung einer elektrischen Maschine des Fahrzeugs in effizienter Weise zu erhöhen.
Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zum Koppeln einer zweiten elektrischen Maschine mittels einer Abkoppeleinheit (insbesondere mittels einer Kupplung, z.B. mittels einer Klauenkupplung) mit einem Rad eines (Kraft-) Fahrzeugs. Das Fahrzeug kann dabei bereits durch eine erste elektrische Maschine angetrieben werden. Die erste elektrische Maschine kann ausgebildet sein, eine erste Achse des Fahrzeugs anzutreiben, und die zweite elektrische Maschine kann ausgebildet sein, eine zweite Achse des Fahrzeugs anzutreiben (an der das zumindest eine anzutreibende Rad des Fahrzeugs angeordnet ist). Die erste Achse kann die Vorderachse und die zweite Achse kann die Hinterachse des Fahrzeugs sein. Alternativ kann die erste Achse die Hinterachse und die zweite Achse kann die Vorderachse sein.
Die Abkoppeleinheit kann ausgebildet sein, im geöffneten Zustand die zweite elektrische Maschine von dem (anzutreibenden) Rad, insbesondere von der zweiten Achse, zu entkoppeln. Ferner kann die Ab koppel einheit ausgebildet sein, im geschlossenen Zustand die zweite elektrische Maschine mit dem Rad, insbesondere mit der zweiten Achse, zu koppeln, sodass das Rad und/oder die zweite Achse von der zweiten elektrischen Maschine angetrieben werden (wenn von der zweiten elektrischen Maschine ein Drehmoment bewirkt wird).
Das Fahrzeug kann somit einen (rein) elektrischen Allrad-Antrieb aufweisen, bei dem bei Bedarf (durch die Abkoppeleinheit) die zweite elektrische Maschine von der zweiten Achse des Fahrzeugs entkoppelt werden kann (um einen möglichst effizienten Betrieb des Fahrzeugs zu ermöglichen). Andererseits kann die zweite elektrische Maschine wieder mit der zweiten Achse gekoppelt werden (z.B. um ein erhöhtes Antriebsmoment des Fahrzeugs bereitzustellen).
Die Vorrichtung ist eingerichtet, zu bestimmen, dass die zweite elektrische Maschine mit dem Rad des Fahrzeugs gekoppelt werden soll. Beispielsweise kann erkannt werden, dass zum Antrieb des Fahrzeugs ein zusätzliches Antriebsmoment (zusätzlich zu dem von der ersten elektrischen Maschine bewirkten Antriebsmoment) benötigt wird, welches (nach Ankopplung) von der zweiten elektrischen Maschine bereitgestellt werden kann. Das Fahrzeug kann ein dediziertes Steuerelement, insbesondere ein Schaltpaddel (am Lenkrad) und/oder ein Kick-Down-Pedal und/oder einen Bedienknopf bzw. eine Bedientaste, umfassen (das es dem Nutzer, insbesondere dem Fahrer, des Fahrzeugs ermöglicht, explizit die Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine anzufordem). Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, eine Betätigung des Steuerelements zu detektieren. Es kann dann basierend auf der erkannten Betätigung bestimmt werden, dass die zweite elektrische Maschine mit dem Rad des Fahrzeugs gekoppelt werden soll. Ferner kann daraufhin das Ankoppeln der zweiten elektrischen Maschine (über die (geschlossene) Abkoppeleinheit) an das Rad des Fahrzeugs bewirkt werden. Durch die Bereitstellung eines dedizierten Steuerelements für die Anforderung der Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine kann ein besonders komfortables Ankoppeln der zweiten elektrischen Maschine bewirkt werden.
Insbesondere kann es durch die Bereitstellung eines dedizierten Steuer- und/oder Bedienelements ermöglicht werden, die Ankoppeleinheit in den geschlossenen Zustand zu überführen (um die zweite elektrische Maschine mit dem Rad, insbesondere mit der zweiten Achse, zu koppeln), noch bevor der Nutzer des Fahrzeugs über das Fahrpedal des Fahrzeugs zusätzliche Leistung anfordert (z.B. um einen Üb erhol vorgang einzuleiten). Es kann dann ohne Verzögerung (in Reaktion auf die Betätigung des Fahrpedals) ein Drehmoment und/oder Leistungsaufbau (durch die zweite Maschine) bewirkt werden.
Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, in Reaktion auf das Bestimmen zumindest eine Inszenierungs-Maßnahme zu bewirken, durch die das Ankoppeln der zweiten elektrischen Maschine für den Nutzer, insbesondere für den Fahrer, des Fahrzeugs wahrnehmbar wird.
Es kann z.B. an einem Erkennungs-Zeitpunkt bestimmt werden, dass die zweite elektrische Maschine mit dem Rad (insbesondere mit der zweiten Achse) des Fahrzeugs gekoppelt werden soll. Ferner kann an einem nachfolgenden Koppel- Zeitpunkt von der Vorrichtung bewirkt werden, dass die zweite elektrische Maschine über die Abkoppeleinheit mit dem Rad (insbesondere mit der zweiten Achse) des Fahrzeugs gekoppelt wird. Dies kann durch Schließen der Abkoppeleinheit bewirkt werden.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die Inszenierungs-Maßnahme derart zwischen dem Erkennungs-Zeitpunkt und dem Koppel-Zeitpunkt vorzubereiten, dass am Koppel-Zeitpunkt das Ankoppeln der zweiten elektrischen Maschine für den Nutzer des Fahrzeugs, insbesondere durch eine zusätzliche Fahrzeug- Beschleunigung und/oder durch ein (zusätzliches und/oder verändertes) Geräusch und/oder durch eine (zusätzliche und/oder veränderte) graphische Anzeige, wahrnehmbar wird.
Das eigentliche Ankoppeln der zweiten elektrischen Maschine an das Rad, insbesondere an die zweite Achse, des Fahrzeugs kann z.B. eine Basis- Beschleunigung und/oder einen Basis-Ruck und/oder ein Basis-Geräusch und/oder eine Basis-Anzeige bewirken. Diese können derart ausgebildet sein, dass sie von dem Nutzer jeweils als relativ schwach und/oder als störend und/oder gar nicht wahrgenommen werden. Die zumindest eine Inszenierungs-Maßnahme kann darauf ausgerichtet sein, (an dem Koppel-Zeitpunkt)
• eine Inszenierungs-Beschleunigung zu bewirken, die über die Basis- Beschleunigung hinausgeht (z.B. um 10% oder mehr); und/oder
• einen Inszenierungs-Ruck zu bewirken, der über den Basis-Ruck hinausgeht (z.B. um 10% oder mehr); und/oder
• ein Inszenierungs-Geräusch zu bewirken, das über das Basis-Geräusch hinausgeht (z.B. um 10% oder mehr);
• eine Inszenierungs-Anzeige zu bewirken, die sich von der Basis-Anzeige unterscheidet (z.B. durch (zusätzliche und/oder veränderte) Animation und/oder Farbgebung und/oder Graphikelemente der Anzeige ). Die Inszenierungs-Beschleunigung und/oder der Inszenierungs-Ruck und/oder das Inszenierungs-Geräusch und/oder die Inszenierungsanzeige können dabei derart stark sein, dass sie von dem Nutzer als Fahrerlebnis wahrgenommen werden.
Es kann somit eine explizierte, zusätzlich wahrnehmbare, Inszenierung der Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine bewirkt werden, z.B. um den Komfort des Fahrzeugs in effizienter Weise zu erhöhen.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, im Rahmen einer Inszenierungs- Maßnahme zu bewirken, dass vor dem Koppel-Zeitpunkt ein von der ersten elektrischen Maschine bewirktes Drehmoment, insbesondere um eine Drehmoment-Reserve, reduziert wird. Beispielsweise kann von der ersten elektrischen Maschine an dem Erkennungs-Zeitpunkt ein Ziel-Drehmoment bereitgestellt werden. Es kann von der Vorrichtung bewirkt werden, dass das von der ersten elektrischen Maschine bewirkte Drehmoment (bis zu dem Koppel- Zeitpunkt) auf ein reduziertes Drehmoment reduziert wird, um eine Drehmoment- Reserve zu erzeugen. Das reduzierte Drehmoment kann z.B. um 5% oder mehr unter dem Ziel-Drehmoment liegen.
Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, zu bewirken, dass das von der ersten elektrischen Maschine bewirkte Drehmoment an dem Koppel-Zeitpunkt, an dem die Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine erfolgt, wieder, insbesondere um die Drehmoment-Reserve, erhöht wird. So kann in besonders effizienter Weise eine (als Fahrerlebnis) wahrnehmbare Inszenierung der Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine bewirkt werden.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, das von der ersten elektrischen Maschine bewirkte Drehmoment beginnend mit dem Erkennungs-Zeitpunkt bis zu dem Koppel-Zeitpunkt, insbesondere fließend (und somit nicht für den Nutzer wahrnehmbar), zu reduzieren. Ferner kann die Vorrichtung eingerichtet sein, zu bewirken, dass das von der ersten elektrischen Maschine bewirkte Drehmoment an dem Koppel-Zeitpunkt schlagartig, insbesondere um die Drehmoment-Reserve, erhöht wird. So kann eine besonders komfortable Inszenierung der Ankopplung bewirkt werden.
Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung eingerichtet sein, im Rahmen einer Inszenierungs-Maßnahme zu bewirken, dass vor dem Koppel-Zeitpunkt die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine auf eine überhöhte Drehzahl erhöht wird, die größer als die Ziel-Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine für die Ankopplung ist. Dabei kann die Ziel-Drehzahl von der aktuellen Drehzahl des Rades des Fahrzeugs abhängen.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die aktuelle Drehzahl des Rades (an dem Erkennungs-Zeitpunkt) zu ermitteln. Basierend darauf kann die Ziel -Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine für die Ankopplung ermittelt werden, z.B. sodass die Ziel-Drehzahl der aktuellen Drehzahl des Rades entspricht (unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Welle der zweiten elektrischen Maschine und der Radachse des Rades).
Es kann bewirkt werden, dass die zweite elektrische Maschine (zwischen dem Erkennungs-Zeitpunkt und dem Koppel-Zeitpunkt) auf eine überhöhte Drehzahl eingestellt wird, die, z.B. um 5% oder mehr, höher als die Ziel-Drehzahl ist.
Insbesondere kann die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine beginnend mit dem Erkennungs-Zeitpunkt bis zu dem Koppel-Zeitpunkt auf die überhöhte Drehzahl erhöht werden.
Ferner kann an dem Koppel-Zeitpunkt bewirkt werden, dass die zweite elektrische Maschine über die Abkoppeleinheit mit dem Rad des Fahrzeugs gekoppelt wird. Aufgrund der überhöhten Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine und aufgrund der Trägheit der Welle der zweiten elektrischen Maschine wird dabei ein für den Nutzer wahrnehmbarer Effekt, insbesondere in Bezug auf eine zusätzliche Fahrzeug-Beschleunigung und/oder in Bezug auf ein Geräusch mittels eines oder mehrerer Lautsprecher und/oder eine graphische Darstellung mittels eines oder mehrerer Bildschirme eines Anzeigebedienkonzepts des Fahrzeugs, erzeugt. So kann eine besonders komfortable und/oder sportliche Inszenierung der Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine bewirkt werden.
Die Vorrichtung kann eingerichtet ist, im Rahmen einer Inszenierungs-Maßnahme zu bewirken, dass vor dem Koppel -Zeitpunkt eine Fliehkrafteinheit (z.B. ein Schwungrad), insbesondere von der zweiten elektrischen Maschine, angetrieben wird. Des Weiteren kann an dem Koppel-Zeitpunkt bewirkt werden, dass die zweite elektrische Maschine und die angetriebene Fliehkrafteinheit über die Ab koppel einheit mit dem Rad des Fahrzeugs gekoppelt werden, sodass durch die angetriebene Fliehkrafteinheit ein für den Nutzer wahrnehmbarer Effekt, insbesondere in Bezug auf eine zusätzliche Fahrzeug-Beschleunigung und/oder in Bezug auf ein Geräusch mittels eines oder mehrerer Lautsprecher und/oder eine graphische Darstellung mittels eines oder mehrerer Bildschirme eines Anzeigebedienkonzepts des Fahrzeugs, erzeugt wird. So kann eine besonders komfortable und/oder sportliche Inszenierung der Ankopplung bewirkt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass die ein oder mehreren, in diesem Dokument beschriebenen, Inszenierungs-Maßnahmen in entsprechender Weise zur Erzeugung einer zusätzlichen (spürbaren) Verzögerung des Fahrzeugs verwendet werden können (z.B., wenn die Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine zur Rekuperation von elektrischer Energie aus der kinetischen Energie des Fahrzeugs erfolgt).
Die Vorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, zu bestimmen, dass die zweite elektrische Maschine zur Rekuperation mit dem Rad des Fahrzeugs gekoppelt werden soll. Es kann dann im Rahmen einer Inszenierungs-Maßnahme bewirkt werden, dass vor dem Koppel -Zeitpunkt die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine auf eine verminderte Drehzahl eingestellt wird, die kleiner als die Ziel-Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine ist. Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, an dem Koppel -Zeitpunkt zu bewirken, dass die zweite elektrische Maschine über die Abkoppeleinheit mit dem Rad des Fahrzeugs gekoppelt wird, sodass aufgrund der verminderten Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine und aufgrund einer Trägheit einer Welle der zweiten elektrischen Maschine ein für den Nutzer wahrnehmbarer Effekt, insbesondere in Bezug auf eine zusätzliche Fahrzeug- Verzögerung und/oder in Bezug auf ein Geräusch mittels eines oder mehrerer Lautsprecher und/oder eine graphische Darstellung mittels eines oder mehrerer Bildschirme eines Anzeigebedienkonzepts des Fahrzeugs, erzeugt wird. So kann eine besonders komfortable und/oder sportliche Inszenierung der Ankopplung bewirkt werden.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die Fahrgeschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Fahrzeugs zu ermitteln (z.B. die Fahrgeschwindigkeit und/oder die Beschleunigung an dem Erkennungs-Zeitpunkt). Die ein oder mehreren Inszenierungs-Maßnahmen können dann in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und/oder der Beschleunigung des Fahrzeugs bewirkt werden. Insbesondere können das Ausmaß und/oder die Stärke der ein oder mehreren Inszenierungs-Maßnahmen, etwa die Höhe der im Rahmen einer Inszenierungs-Maßnahme bewirkten Drehmoment-Reserve der ersten elektrischen Maschine und/oder die Höhe des im Rahmen einer Inszenierungs-Maßnahme bewirkten überhöhten Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine, in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und/oder der Beschleunigung angepasst werden.
Dabei kann die Vorrichtung eingerichtet sein, die ein oder mehreren Inszenierungs-Maßnahmen zu bewirken, wenn die Fahrgeschwindigkeit kleiner als ein Geschwindigkeits-Schwellenwert ist, und/oder wenn die Beschleunigung kleiner als ein Beschleunigungs-Schwellenwert ist. Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung eingerichtet sein, die ein oder mehreren Inszenierungs- Maßnahmen nicht zu bewirken und/oder zu unterbinden, wenn die Fahrgeschwindigkeit größer als der Geschwindigkeits-Schwellenwert ist, und/oder wenn die Beschleunigung größer als der Beschleunigungs- Schwellenwert ist. Alternativ oder ergänzend kann das Ausmaß der ein oder mehreren Maßnahmen, insbesondere die Höhe der Drehmoment-Reserve und/oder die Höhe der überhöhten Drehzahl, mit steigender Fahrgeschwindigkeit und/oder mit steigender Beschleunigung reduziert, und/oder mit sinkender Fahrgeschwindigkeit und/oder mit sinkender Beschleunigung erhöht werden.
Die Inszenierung der Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine kann somit abhängig von der jeweils aktuellen Fahrgeschwindigkeit und/oder der jeweils aktuellen Beschleunigung des Fahrzeugs bewirkt werden. So können z.B. der Komfort und/oder das Fahrerlebnis des Fahrzeugs weiter erhöht werden.
Alternativ oder ergänzend können die ein oder mehreren Inszenierungs- Maßnahmen in Abhängigkeit von ein oder mehreren Umgebungsbedingungen der Umgebung des Fahrzeugs bewirkt werden. Eine beispielhafte Umgebungsbedingung ist der Reibwert der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt. Alternativ oder ergänzend können die ein oder mehreren Inszenierungs- Maßnahmen in Abhängigkeit von Daten eines Navigationssystems des Fahrzeugs, z.B. in Abhängigkeit von einem Typ der Straße (etwa Autobahn, Landstraße, Stadtstraße, Spielstraße, etc.), auf der das Fahrzeug fährt, bewirkt oder nicht bewirkt werden. So können z.B. der Komfort und/oder das Fahrerlebnis des Fahrzeugs weiter erhöht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Koppeln einer zweiten elektrischen Maschine mittels einer Abkoppeleinheit (z.B. mittels einer Kupplung) mit zumindest einem Rad eines (Kraft-) Fahrzeugs, während das Fahrzeug bereits durch eine erste elektrische Maschine angetrieben wird. Das Verfahren umfasst das Bestimmen, dass die zweite elektrische Maschine mit dem Rad des Fahrzeugs gekoppelt werden soll. Das Verfahren umfasst ferner, in Reaktion auf das Bestimmen, das Bewirken von zumindest einer Inszenierungs- Maßnahme, durch die das Koppeln der zweiten elektrischen Maschine für einen Nutzer des Fahrzeugs wahrnehmbar wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
Figur 1 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs;
Figur 2a einen beispielhaften zeitlichen Verlauf der Drehzahl einer elektrischen Maschine im Rahmen eines Kopplungsvorgangs; Figur 2b einen beispielhaften zeitlichen Verlauf des von einer bereits gekoppelten elektrischen Maschine bewirkten Dreh- und/oder Antriebsmoments im Rahmen eines Kopplungsvorgangs einer weiteren elektrischen Maschine; und Figur 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Ankopplung einer elektrischen Maschine an eine Achse eines Fahrzeugs.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Erhöhung des Komforts eines Nutzers bei der Ankopplung einer elektrischen Maschine. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 1 ein beispielhaftes Fahrzeug 100, das eine erste elektrische Maschine 101 umfasst, die ausgebildet ist, eine erste Achse 111 (z.B. die Hinterachse) des Fahrzeugs 100 anzutreiben. Die erste elektrische Maschine 101 kann ggf. fest mit der ersten Achse gekoppelt sein.
Das Fahrzeug 100 umfasst ferner eine zweite elektrische Maschine 102, die ausgebildet ist, eine zweite Achse 112 (z.B. die Vorderachse) des Fahrzeugs 100 anzutreiben. Zwischen der zweiten elektrischen Maschine 102 und der zweiten Achse 112 kann eine Abkoppeleinheit 103 (z.B. eine (Klauen-) Kupplung) angeordnet sein, die ausgebildet ist, die zweite elektrische Maschine 102 selektiv mit der zweiten Achse 112 zu koppeln oder davon zu entkoppeln.
Das Fahrzeug 100 kann ferner ein oder mehrere Steuerelemente 104 umfassen, die es einem Nutzer, insbesondere dem Fahrer, des Fahrzeugs 100 ermöglichen, den Antrieb des Fahrzeugs 100 zu steuern. Beispielhafte Steuerelemente 104 sind ein Fahrpedal (z.B. ein Kick-Down-Pedal) und/oder ein Schaltpaddel.
Das in Fig. 1 dargestellte Fahrzeug 100 ist somit ein Allrad -Fahrzeug 100, bei dem alle Räder des Fahrzeugs 100 durch jeweils ein oder mehrere elektrische Maschinen 101, 102 angetrieben werden können (indirekt über die Achsen 111, 112). In bestimmten Fahr Situationen kann es vorteilhaft, insbesondere in Bezug auf den Energieverbrauch vorteilhaft, sein, die zweite elektrische Maschine 102 von der zweiten Achse 112 abzukoppeln. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn von der ersten elektrischen Maschine 101 ein ausreichend hohes Drehmoment bereitgestellt werden kann, um das Fahrzeug 100 anzutreiben (z.B. bei einer gleichmäßigen Autobahnfahrt).
Es kann von einer (Steuer-) Vorrichtung 110 des Fahrzeugs 100 erkannt und/oder bestimmt werden, dass die zweite elektrische Maschine 102 mit der zweiten Achse 102 gekoppelt werden soll, z.B. um ein zusätzliches Antriebsmoment bereitzustellen. Es kann daraufhin bewirkt werden, dass die zweite elektrische Maschine 102 aktiviert wird und dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 102 an die aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 und/oder an die aktuelle Drehzahl der zweiten Achse 112 angepasst wird. Ferner kann bewirkt werden, dass die zweite elektrische Maschine 102 über die Abkoppeleinheit 103 (insbesondere durch Schließen der Ab koppel einheit) mit der zweiten Achse 112 gekoppelt werden.
Der durch die Ab koppel einheit 103 bewirkte Kopplungsprozess kann eine bestimmte Totzeit aufweisen. Dies kann dazu führen, dass das von der zweiten elektrischen Maschine 102 bewirkte Drehmoment zeitlich verzögert und/oder mit einem bestimmten Anlaufgradienten (d.h. verschliffen) auf die zweite Achse 112 übertragen wird. Dies kann von einem Nutzer, insbesondere von dem Fahrer, des Fahrzeugs 100 als unangenehm empfunden werden. Ferner erfordert eine derart verschliffene Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine 102 die Verwendung einer relativ aufwändigen Kupplung innerhalb der Abkoppeleinheit 103, was mit zusätzlichen Kosten und/oder Bauraum und/oder Gewicht verbunden ist.
In diesem Dokument wird ein Verfahren beschrieben, durch das eine aktive Inszenierung des Kopplungsprozesses bewirkt wird, die von dem Nutzer, insbesondere von dem Fahrer, des Fahrzeugs 100 wahrnehmbar ist. Im Rahmen der Inszenierung können ein oder mehrere Inszenierungs-Maßnahmen bewirkt werden, die zumindest teilweise zu einem für den Fahrer wahrnehmbaren Aufbau eines (mit dem Kopplungsprozess assoziierten) zusätzlichen Dreh- und/oder Antriebsmoments führen. So kann der Komfort für den Nutzer erhöht werden. Ferner kann so die Verwendung einer relativ kosteneffizienten Kupplung, insbesondere einer Klauenkupplung, innerhalb der Ab koppel einheit 103 ermöglicht werden.
Die (Steuer-) Vorrichtung 110 kann z.B. auf Basis der Betätigung eines Steuerelements 104 des Fahrzeugs 100 erkennen, dass die zweite elektrische Maschine 102 mit der zweiten Achse 112 zu koppeln ist. Das Steuerelement 104 kann dabei z.B. ein Schaltpaddel und/oder ein Kick-Down-Paddel sein. Es kann somit ein Steuerelement 104 bereitgestellt werden, dass es dem Nutzer des Fahrzeugs 100 explizit ermöglicht, die Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine 102 zu veranlassen.
Wie in den Figuren 2a und 2b dargestellt, kann z.B. an einem Erkennungs- Zeitpunkt 201 erkannt werden, dass die zweite elektrische Maschine 102 mit der zweiten Achse 112 gekoppelt werden soll. In Reaktion darauf kann die zweite elektrische Maschine 102 aktiviert und beschleunigt werden (siehe Fig. 2a). Dabei kann z.B. eine Ziel-Drehzahl 211 für die zweite elektrische Maschine 102 ermittelt werden, die von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 und/oder von der Drehzahl der zweiten Achse 112 abhängt. Die Ziel-Drehzahl 211 kann z.B. der Drehzahl der zweiten Achse 112 entsprechen (gemäß dem Übersetzungsverhältnis eines optionalen Getriebes der Abkoppeleinheit 103).
Als Inszenierungs-Maßnahme kann bewirkt werden, dass die zweite elektrische Maschine 102 vor dem Koppel -Zeitpunkt 202, an dem die Kopplung mit der zweiten Achse 112 erfolgt, auf eine überhöhte Drehzahl 212 beschleunigt wird, die höher als die Ziel-Drehzahl 211. Dies ist durch den in Fig. 2a dargestellten zeitlichen Verlauf 215 der Drehzahl 210 veranschaulicht (der die Drehzahl 210 der zweiten elektrischen Maschine 102 als Funktion der Zeit 200 anzeigt). Die zweite elektrische Maschine 102 weist somit an dem Koppel -Zeitpunkt 202 eine überhöhte Drehzahl 212 auf, die um den Offsetwert 213 (z.B. um 5% oder mehr oder um 10% oder mehr) über der Ziel-Drehzahl 211 liegt. Als Folge daraus wird bei der Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine 102 eine Zusatzbeschleunigung des Fahrzeugs 100 bewirkt, die von dem Nutzer des Fahrzeugs 100 als Fahrerlebnis beim Zuschalten der zweiten elektrischen Maschine 102 wahrgenommen wird.
Alternativ oder ergänzend kann als Inszenierungs-Maßnahme im Vorfeld der Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine 102 ein Absenken des von der ersten elektrischen Maschine 101 an der ersten Achse 111 bewirkten Drehmoments bewirkt werden, wie beispielhaft in Fig. 2b dargestellt. Die erste elektrische Maschine 101 bewirkt z.B. vor dem Ankopplungsvorgang (z.B. an dem Erkennungs-Zeitpunkt 201) ein Ziel-Drehmoment 221. In Reaktion auf die Erkennung der zu bewirkenden Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine 102 kann ab dem Erkennungs-Zeitpunkt 201 das von der ersten elektrischen Maschine 101 bewirkte Drehmoment 220 auf ein reduziertes Drehmoment 222 (welches (z.B. um 5% oder mehr oder um 10% oder mehr) kleiner als das Ziel- Drehmoment 221 ist) abgesenkt werden.
Durch das Absenken des von der ersten elektrischen Maschine 101 bewirkten Drehmoments 220 kann eine zusätzliche Drehmoment-Reserve 223 generiert werden. An dem Koppel-Zeitpunkt 202 kann das von der ersten elektrischen Maschine 101 bewirkt Drehmoment 220 wieder auf das Ziel -Drehmoment 221 angehoben werden, um die zusätzliche Drehmoment-Reserve 223 für den Nutzer des Fahrzeugs 100 (als Fahrerlebnis) wahrnehmbar zu machen. Dies ist beispielhaft durch den zeitlichen Verlauf 225 des Drehmoments 220 in Fig. 2b dargestellt.
Es können somit im Rahmen der Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine 102 ein oder mehrere Inszenierungs-Maßnahmen bewirkt werden, um den Komfort für den Nutzer des Fahrzeugs 100 zu erhöhen. Die ein oder mehreren Inszenierungs-Maßnahmen können dabei in Abhängigkeit von der jeweils aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 (an dem Erkennungs-Zeitpunkt 201) bewirkt werden. Dabei kann das Ausmaß der ein oder mehreren Inszenierungs-Maßnahmen mit steigender Fahrgeschwindigkeit reduziert werden. Ggf. können die ein oder mehreren Inszenierungs-Maßnahmen nur dann bewirkt werden, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 kleiner als ein Geschwindigkeits-Schwellenwert ist. Anderseits kann ggf. ein fließendes Ankoppeln der zweiten elektrischen Maschine 102 bewirkt werden, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 größer als der zweite Geschwindigkeits- Schwellenwert ist.
Wie bereits eingangs dargelegt, haben elektrische Fahrzeuge 100 typischerweise keine Kupplung zwischen den ein oder mehreren E-Motoren 101, 102 und ein oder mehreren Rädern des Fahrzeugs 100, sondern sind direkt gekoppelt. Bei Allrad-Fahrzeugen 100 können je Achse 111, 112 ein oder mehrere E-Motoren 101, 102 verbaut und direkt an die jeweils angetriebene Achse 111, 112 angekoppelt sein. Diese Direkt-Kopplung erlaubt eine sehr dynamische Ausprägung des elektrischen Antriebs in Bezug auf den Momentenaufbau entsprechend Fahrerwunsch (z.B. Pedal-Anforderung). Für Konstantfahrten des Fahrzeugs 100 (mit einer konstanten Fahrgeschwindigkeit) ist typischerweise eine angetriebene Achse 111 im Fahrzeug 100 ausreichend, weshalb die andere Achse 112 aufgrund von Effizienzvorteilen deaktiviert oder auch ab gekoppelt werden kann. Dieses An- und Abkoppeln kann im Hintergrund, für den Nutzer möglichst nicht erlebbar und/oder bezogen auf den Drehmomentenauf- bzw. abbau verschliffen, erfolgen.
Das An- bzw. Ab koppeln einer E-Maschine 102 über eine Ab koppel einheit 103 wirkt typischerweise wie eine Totzeit beim Momentenaufbau. Die Folge ist ein verzögerter und/oder verschliffener Drehmomentenaufbau bei dynamischen Fahrpedalanforderungen im Vergleich zu einem System ohne Abkoppeleinheit 103 bzw. bei einer permanent geschlossenen Ab koppel einheit 103.
In diesem Dokument wird vorgeschlagen, (zumindest bei Fahrgeschwindigkeiten, die kleiner als ein Geschwindigkeits-Schwellenwert sind; und/oder abhängig von der Fahrgeschwindigkeit und/oder abhängig von ein oder mehreren äußeren Randbedingungen) kein Kaschieren der Totzeit der Ab koppel einheit 103 über einen verzögerten und/oder verschliffenen Momentenaufbau durchzuführen, sondern eine bewusste Inszenierung des Zuschaltens (d.h. des Schließens) der Abkoppeleinheit 103 über einen spezifischen Drehmomentenaufbau zu bewirken. Das Zuschalten kann somit als emotionalisierendes Mittel verwendet werden.
Zu diesem Zweck kann als Maßnahme ein Koppeln und/oder ein direktes Schalten über eine Nutzer-Interaktion an einem Steuerelement 104 (z.B. an einem Schaltpaddel und/oder an einem Kick-Down-Pedal) bewirkt werden. Der Nutzer kann somit das Steuerelement 104 betätigen, um das Ankoppeln der zweiten elektrischen Maschine 102 zu bewirken.
Eine weitere beispielhafte Inszenierungs-Maßnahme ist das Überdrehen der nicht gekoppelten (zweiten) E-Maschine 102 vor Ankopplung zur Nutzung des Trägheitsmomentes als zusätzliches Punch-Potential. Dieses erzeugt bei Ankopplung einen zusätzlichen Beschleunigungspeak und/oder eine zusätzliche akustische Überhöhungen, welche zur Inszenierung genutzt werden kann.
Als weitere beispielhafte Inszenierungs-Maßnahme kann im Vorfeld zu dem Zuschalten der zweite E-Maschine 102 eine Fliehkrafteinheit (z.B. mit einer Schwungmasse, etwa ein Schwungrad) angetrieben werden. Die Fliehkrafteinheit kann z.B. von der zweiten E-Maschine 102 angetrieben werden. Die Fliehkrafteinheit kann dann beim Zuschalten der zweiten E-Maschine 102 ebenfalls angekoppelt werden, um eine zusätzliche Beschleunigung zu bewirken, die zur Inszenierung genutzt werden kann. Als weitere beispielhafte Inszenierungs-Maßnahme kann vor Zuschalten der zweiten (ggf. hinteren) E-Maschine 102 über die Ab koppel einheit 103 die erste (z.B. vordere) E-Maschine 102 nur ein reduziertes Moment 222 stellen, damit das von dem Nutzer gefühlte Momentenpotential 223 des gesamten Antriebsstrangs bei der Ankopplung steigt.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines (ggf. Computer-implementierten) Verfahrens 300 zum Koppeln einer zweiten elektrischen Maschine 102 mittels einer Abkoppeleinheit 103 mit einem Rad eines Fahrzeugs 100, während das Fahrzeug 100 bereits durch eine erste elektrische Maschine 101 angetrieben wird. Die erste elektrische Maschine 101 kann eingerichtet sein, ein oder mehrere Räder an einer ersten Achse 111 des Fahrzeugs 100 anzutreiben. Die zweite elektrische Maschine 102 kann eingerichtet sein, ein oder mehrere Räder an einer zweiten Achse 112 des Fahrzeugs 100 anzutreiben, wenn, insbesondere sobald, die zweite elektrische Maschine 102 mit der zweiten Achse 112, und somit mit den ein oder mehreren Rädern an der zweiten Achse 112, gekoppelt ist.
Das Verfahren 300 umfasst das Bestimmen 301, dass die zweite elektrische Maschine 102 mit dem Rad des Fahrzeugs 100 gekoppelt werden soll (um das Rad anzutreiben). Dies kann z.B. auf Basis der Betätigung eines Steuerelements 104 des Fahrzeugs 100 erkannt werden. Das Bestimmen 301 kann an einem Erkennungs-Zeitpunkt 201 erfolgen.
Des Weiteren umfasst das Verfahren 300, in Reaktion auf das Bestimmen 301, das Bewirken 302 von zumindest einer Inszenierungs-Maßnahme, durch die das Koppeln der zweiten elektrischen Maschine 102 für einen Nutzer des Fahrzeugs 100 wahrnehmbar wird. Mit anderen Worten, es kann im Rahmen des Koppelprozesses eine (zusätzliche) Inszenierungs-Maßnahme bewirkt werden, die für den Nutzer des Fahrzeugs 100 (z.B. akustisch und/oder als zusätzliche Beschleunigung) wahrnehmbar ist. Durch das Koppeln der zweiten elektrischen Maschine 102 mit dem Rad können ggf. ein Basis-Ruck und/oder eine Basis-Beschleunigung und/oder ein Basis- Geräusch und/oder eine Basis-Anzeige bewirkt werden (etwa infolge des Schließens des Ab koppel einheit 103). Die zumindest eine Inszenierungs- Maßnahme kann derart ausgebildet sein, dass durch die Maßnahme ein über den Basis-Ruck hinausgehender Ruck und/oder eine über die Basis-Beschleunigung hinausgehende Beschleunigung und/oder ein über das Basis-Geräusch hinausgehendes Geräusch und/oder eine über die Basis-Anzeige hinausgehende Anzeige bewirkt wird. So kann bewirkt werden, dass das Ankoppeln der zweiten elektrischen Maschine 102 von dem Nutzer als Fahrerlebnis (und nicht als Störeffekt) wahrgenommen wird.
Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann der Komfort eines Nutzers eines Fahrzeugs 100 im Rahmen der Ankopplung einer elektrischen Maschine 102 erhöht werden. Ferner kann eine besonders effiziente Ab- bzw. Ankopplung einer elektrischen Maschine 102 ermöglicht werden (z.B. durch Verwendung einer Klauenkupplung).
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Ansprüche
1) Vorrichtung (110) zum Koppeln einer zweiten elektrischen Maschine (102) mittels einer Abkoppeleinheit (103) mit einem Rad eines Fahrzeugs (100), während das Fahrzeug (100) bereits durch eine erste elektrische Maschine (101) angetrieben wird; wobei die Vorrichtung (110) eingerichtet ist,
- zu bestimmen, dass die zweite elektrische Maschine (102) mit dem Rad des Fahrzeugs (100) gekoppelt werden soll; und
- in Reaktion auf das Bestimmen zumindest eine Inszenierungs- Maßnahme zu bewirken, durch die das Koppeln der zweiten elektrischen Maschine (102) für einen Nutzer des Fahrzeugs (100) wahrnehmbar wird.
2) Vorrichtung (110) gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (110) eingerichtet ist, im Rahmen einer Inszenierungs-Maßnahme,
- zu bewirken, dass vor einem Koppel-Zeitpunkt (202) ein von der ersten elektrischen Maschine (101) bewirktes Drehmoment (220), insbesondere um eine Drehmoment-Reserve (223), reduziert wird; und
- zu bewirken, dass das von der ersten elektrischen Maschine (101) bewirkte Drehmoment (220) an dem Koppel-Zeitpunkt (202), an dem die Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine (102) erfolgt, wieder, insbesondere um die Drehmoment-Reserve (223), erhöht wird.
3) Vorrichtung (110) gemäß Anspruch 2, wobei die Vorrichtung (110) eingerichtet ist, zu bewirken, dass das von der ersten elektrischen Maschine (101) bewirkte Drehmoment (220) an dem Koppel -Zeitpunkt (202) schlagartig, insbesondere um die Drehmoment-Reserve (223), erhöht wird.
4) Vorrichtung (110) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei die Vorrichtung (110) eingerichtet ist, das von der ersten elektrischen Maschine (101) bewirkte Drehmoment (220) beginnend mit einem Erkennungs-Zeitpunkt (201), an dem bestimmt wird, dass die zweite elektrische Maschine (102) mit dem Rad des Fahrzeugs (100) gekoppelt werden soll, bis zu dem Koppel -Zeitpunkt (202), insbesondere fließend, zu reduzieren.
5) Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (110) eingerichtet ist, im Rahmen einer Inszenierungs- Maßnahme,
- zu bewirken, dass vor einem Koppel-Zeitpunkt (202) eine Drehzahl
(210) der zweiten elektrischen Maschine (102) auf eine überhöhte Drehzahl (212) erhöht wird, die größer als eine Ziel-Drehzahl (211) der zweiten elektrischen Maschine (102) ist; wobei die Ziel -Drehzahl
(211) von einer aktuellen Drehzahl des Rades des Fahrzeugs (100) abhängt; und
- an dem Koppel-Zeitpunkt (202) zu bewirken, dass die zweite elektrische Maschine (102) über die Abkoppeleinheit (103) mit dem Rad des Fahrzeugs (100) gekoppelt wird, sodass aufgrund der überhöhten Drehzahl (212) der zweiten elektrischen Maschine (102) und aufgrund einer Trägheit einer Welle der zweiten elektrischen Maschine (102) ein für den Nutzer wahrnehmbarer Effekt, insbesondere in Bezug auf eine zusätzliche Fahrzeug-Beschleunigung und/oder in Bezug auf ein Geräusch und/oder in Bezug auf eine graphische Darstellung, erzeugt wird.
6) Vorrichtung (110) gemäß Anspruch 5, wobei die Vorrichtung (110) eingerichtet ist, die Drehzahl (210) der zweiten elektrischen Maschine (102) beginnend mit einem Erkennungs-Zeitpunkt (201), an dem bestimmt wird, dass die zweite elektrische Maschine (102) mit dem Rad des Fahrzeugs (100) gekoppelt werden soll, bis zu dem Koppel-Zeitpunkt (202) auf die überhöhte Drehzahl (212) zu erhöhen. ) Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (110) eingerichtet ist,
- zu bestimmen, dass die zweite elektrische Maschine (102) zur Rekuperation mit dem Rad des Fahrzeugs (100) gekoppelt werden soll;
- im Rahmen einer Inszenierungs-Maßnahme zu bewirken, dass vor einem Koppel -Zeitpunkt (202) eine Drehzahl (210) der zweiten elektrischen Maschine (102) auf eine verminderte Drehzahl eingestellt wird, die kleiner als eine Ziel-Drehzahl (211) der zweiten elektrischen Maschine (102) ist; wobei die Ziel-Drehzahl (211) von einer aktuellen Drehzahl des Rades des Fahrzeugs (100) abhängt; und
- an dem Koppel-Zeitpunkt (202) zu bewirken, dass die zweite elektrische Maschine (102) über die Abkoppeleinheit (103) mit dem Rad des Fahrzeugs (100) gekoppelt wird, sodass aufgrund der verminderten Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine (102) und aufgrund einer Trägheit einer Welle der zweiten elektrischen Maschine (102) ein für den Nutzer wahrnehmbarer Effekt, insbesondere in Bezug auf eine zusätzliche Fahrzeug- Verzögerung und/oder in Bezug auf ein Geräusch und/oder in Bezug auf eine graphische Darstellung, erzeugt wird. ) Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (110) eingerichtet ist,
- an einem Erkennungs-Zeitpunkt (201) zu bestimmen, dass die zweite elektrische Maschine (102) mit dem Rad des Fahrzeugs (100) gekoppelt werden soll;
- an einem nachfolgenden Koppel-Zeitpunkt (202) zu bewirken, dass die zweite elektrische Maschine (102) über die Abkoppeleinheit (103) mit dem Rad des Fahrzeugs (100) gekoppelt wird, insbesondere durch Schließen der Abkoppeleinheit (103); und
- die Inszenierungs-Maßnahme derart zwischen dem Erkennungs- Zeitpunkt (201) und dem Koppel -Zeitpunkt (202) vorzubereiten, dass am Koppel-Zeitpunkt (202) das Koppeln der zweiten elektrischen Maschine (102) für den Nutzer des Fahrzeugs (100), insbesondere durch eine zusätzliche Fahrzeug-Beschleunigung und/oder durch ein Geräusch und/oder durch eine graphische Darstellung, wahrnehmbar wird. ) Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- das Fahrzeug (100) ein Steuerelement (104), insbesondere ein Schaltpaddel und/oder ein Kick-Down-Pedal, umfasst; und
- die Vorrichtung (110) eingerichtet ist,
- eine Betätigung des Steuerelements (104) zu detektieren; und
- basierend auf der erkannten Betätigung zu bestimmen, dass die zweite elektrische Maschine (102) mit dem Rad des Fahrzeugs (100) gekoppelt werden soll. 0) Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (110) eingerichtet ist,
- eine Fahrgeschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung des Fahrzeugs (100) zu ermitteln; und
- die ein oder mehreren Inszenierungs-Maßnahmen in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und/oder der Beschleunigung des Fahrzeugs (100) zu bewirken, insbesondere ein Ausmaß der einen oder mehreren Inszenierungs-Maßnahmen, etwa die Höhe einer im Rahmen einer Inszenierungs-Maßnahme bewirkten Drehmoment-Reserve (223) der ersten elektrischen Maschine (101) und/oder die Höhe einer im Rahmen einer Inszenierungs-Maßnahme bewirkten überhöhten Drehzahl (212) der zweiten elektrischen Maschine (102), in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und/oder von der Beschleunigung anzupassen. ) Vorrichtung (110) gemäß Anspruch 10, wobei die Vorrichtung (110) eingerichtet ist,
- die ein oder mehreren Inszenierungs-Maßnahmen zu bewirken, wenn die Fahrgeschwindigkeit kleiner als ein Geschwindigkeits- Schwellenwert ist und/oder wenn die Beschleunigung kleiner als ein Beschleunigungs-Schwellenwert ist; und/oder
- die ein oder mehreren Inszenierungs-Maßnahmen nicht zu bewirken, wenn die Fahrgeschwindigkeit größer als der Geschwindigkeits- Schwellenwert ist und/oder wenn die Beschleunigung größer als ein Beschleunigungs-Schwellenwert ist; und/oder
- das Ausmaß der ein oder mehreren Maßnahmen, insbesondere die Höhe der Drehmoment-Reserve (223) und/oder die Höhe der überhöhten Drehzahl (212), mit steigender Fahrgeschwindigkeit und/oder mit steigender Beschleunigung zu reduzieren. ) Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die erste elektrische Maschine (101) ausgebildet ist, eine erste Achse (111) des Fahrzeugs (100) anzutreiben;
- die zweite elektrische Maschine (102) ausgebildet ist, eine zweite Achse (112) des Fahrzeugs (100) anzutreiben; und
- die erste Achse (111) eine Vorderachse und die zweite Achse (112) eine Hinterachse ist, oder die erste Achse (111) eine Hinterachse und die zweite Achse (112) eine Vorderachse ist. ) Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (110) eingerichtet ist, im Rahmen einer Inszenierungs- Maßnahme, zu bewirken, dass vor einem Koppel-Zeitpunkt (202) eine Fliehkrafteinheit, insbesondere von der zweiten elektrischen Maschine (102), angetrieben wird; und - an dem Koppel-Zeitpunkt (202) zu bewirken, dass die zweite elektrische Maschine (102) und die angetriebene Fliehkrafteinheit über die Abkoppeleinheit (103) mit dem Rad des Fahrzeugs (100) gekoppelt werden, sodass durch die angetriebene Fliehkrafteinheit ein für den Nutzer wahrnehmbarer Effekt, insbesondere in Bezug auf eine zusätzliche Fahrzeug-Beschleunigung und/oder in Bezug auf ein Geräusch und/oder in Bezug auf eine graphische Darstellung, erzeugt wird. ) Verfahren (300) zum Koppeln einer zweiten elektrischen Maschine (102) mittels einer Abkoppeleinheit (103) mit einem Rad eines Fahrzeugs (100), während das Fahrzeug (100) bereits durch eine erste elektrische Maschine (101) angetrieben wird; wobei das Verfahren (300) umfasst,
- Bestimmen (301), dass die zweite elektrische Maschine (102) mit dem Rad des Fahrzeugs (100) gekoppelt werden soll; und
- in Reaktion auf das Bestimmen (301), Bewirken (302) von zumindest einer Inszenierungs-Maßnahme, durch die das Koppeln der zweiten elektrischen Maschine (102) für einen Nutzer des Fahrzeugs (100) wahrnehmbar wird.
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