DE102014207997A1 - Verfahren und Steuergerät zum Auslegen einer Parksperre unter Zuhilfenahme eines elektrischen Traktionsantriebs - Google Patents

Verfahren und Steuergerät zum Auslegen einer Parksperre unter Zuhilfenahme eines elektrischen Traktionsantriebs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auslegen einer formschlüssigen Parksperre (5) eines Fahrzeugantriebsstranges, der eine E-Maschine (1) als Traktionsantrieb aufweist. Hierbei ist vorgesehen, dass die E-Maschine (1) zum Auslegen der Parksperre (5) ein Entlastungsmoment auf die Parksperre (5) aufbringt. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Steuergerät (8) zum Betreiben einer E-Maschine (1) als Traktionsantrieb eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer formschlüssigen Parksperre (5). Das Steuergerät (8) ist so ausgeführt, dass es zum Auslegen der Parksperre (5) die E-Maschine (1) zum Bereitstellen eines Entlastungsmomentes auf die Parkbremse (5) ansteuert.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auslegen einer formschlüssigen Parksperre eines Fahrzeugantriebsstranges, der eine E-Maschine als Traktionsantrieb aufweist. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Steuergerät zum Betreiben einer E-Maschine als Traktionsantrieb eines Fahrzeugantriebsstranges, der eine formschlüssige Parksperre aufweist.
  • Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, welche eine E-Maschine als Traktionsantrieb aufweisen. Hierbei dient die E-Maschine zum Vortrieb des Fahrzeugs. Um ein solches Fahrzeug gegen Wegrollen im abgestellten Zustand abzusichern, ist es bekannt, eine formschlüssige Parksperre in dem Fahrzeugantriebsstrang vorzusehen. Eine derartige Parksperre verfügt über ein Parksperrenrad, welches mit den Fahrzeugrädern drehfest verbunden ist, sowie über eine Parksperrenklinke, welche in das Parksperrenrad formschlüssig eingreifen kann. Sobald die Parksperrenklinke in das Parksperrenrad eingreift, ist das Parksperrenrad gegen Drehung blockiert und das Fahrzeug ist gegen ein Wegrollen gesichert. Falls ein solches Fahrzeug an einem Hang mittels der Parksperre abgestellt wird, liegen zwischen Parksperrenklinke und Parksperrenrad große Reibkräfte vor. Zum Auslegen der Parksperre, d.h. zum Lösen des Formschlusses zwischen Parksperrenklinke und Parksperrenrad müssen diese Reibkräfte überwunden werden.
  • Aus der EP 2 104 794 B1 ist ein Verfahren bekannt, mittels dessen die Kräfte zum Auslegen der Parksperre reduziert werden können. Hierbei werden Schaltelemente in dem Fahrzeugantriebsstrang in derartige Kombination in Schlupf gebracht, dass sich der Abtrieb des Fahrzeugantriebsstranges entgegen seiner bei aktivierter Parksperre wirkenden Verspannungsrichtung verdreht. Dies erfolgt solange, bis sich eine Verspannung innerhalb der Parksperre zumindest teilweise abgebaut hat. Ein derartiges Verfahren kann nicht bei einem Fahrzeugantriebsstrang angewendet werden, welcher über keine Schaltelemente verfügt. Des Weiteren setzt das Verfahren voraus, dass ein Vorzeichen einer aktuellen Fahrbahnneigung bekannt ist. In Abhängigkeit dieser Fahrbahnneigung werden die Schaltelemente betätigt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Auslegen einer formschlüssigen Parksperre eines Fahrzeugantriebsstranges, der eine E-Maschine als Traktionsantrieb aufweist, zu erleichtern.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1, sowie mit einem Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruches 9 gelöst.
  • Demgemäß wird ein Verfahren zum Auslegen einer formschlüssigen Parksperre eines Fahrzeugantriebsstranges, der eine E-Maschine als Traktionsantrieb aufweist, vorgeschlagen. Dabei ist vorgesehen, dass die E-Maschine zum Auslegen der Parksperre ein Entlastungsmoment auf die Parksperre aufbringt.
  • Hierdurch werden keine Schaltelemente in dem Fahrzeugantriebsstrang benötigt. Es ist auch kein Wissen über ein Vorzeichen der aktuellen Fahrbahnneigung notwendig. Das erfindungsgemäße Verfahren ist folglich deutlich einfacher auszuführen, als das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren. Des Weiteren kann ein Parksperrenaktor, welcher eine Parksperrenklinke der Parksperre bewegt, sehr klein ausgeführt werden, da die zu überwindenden Reibkräfte innerhalb der Parksperre gering sind.
  • Die Parksperre kann insbesondere über ein Parksperrenrad, welches mit einem Abtrieb des Fahrzeugantriebsstranges, wie beispielsweise Fahrzeugrädern, zumindest drehfest verbunden ist, aufweisen. Die Parksperre kann darüber hinaus eine Parksperrenklinke, welche formschlüssig in das Parksperrenrad eingreifen kann, aufweisen. Die E-Maschine kann insbesondere alleine als Traktionsantrieb des Fahrzeugantriebsstranges vorgesehen sein. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die E-Maschine zusammen mit einem Verbrennungsmotor als Traktionsantrieb des Fahrzeugantriebsstranges vorgesehen ist. Unter einem Entlastungsmoment ist insbesondere ein solches Drehmoment zu verstehen, welches auf die Parksperre, insbesondere das Parksperrenrad, wirkt, um die zwischen Parksperrenrad und Parksperrenklinke wirkenden Reibungskräfte zu reduzieren. Das Entlastungsmoment kann insbesondere ein Drehmoment sein, welches entgegengesetzt zu einem Bremsmoment der Parksperre wirkt.
  • Bevorzugt ist das Entlastungsmoment ein Wechselmoment. Somit ist das von der E-Maschine aufgebrachte Drehmoment, das zum Auslegen der Parksperre aufgebracht wird, wechselweise rechtsdrehend und linksdrehend. Das Entlastungsmoment kann zeitlich betrachtet dementsprechend sinusförmig sein. Die Frequenz und Amplitude des Entlastungsmomentes kann fahrzeugantriebsstrangabhängig (Fahrzeugtyp, E-Maschinentyp, etc.) oder situationsabhängig (E-Maschinentemperatur, Getriebeöltemperatur, Hangneigung, etc.) ausgeführt sein. Dadurch, dass das Entlastungsmoment ein Wechselmoment ist, kann sichergestellt werden, dass das Entlastungsmoment zumindest zeitweise ein dem Bremsmoment der Parksperre entgegen gerichtetes Vorzeichen aufweist. Sobald dies der Fall ist, reduzieren sich die Reibkräfte innerhalb der Parksperre, wodurch diese leicht auslegbar ist.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die E-Maschine beim Aufbringen des Entlastungsmomentes lagegeregelt betrieben wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Entlastungsmoment trotz einer durch das Bremsmoment der Parksperre erzeugten Verspannung innerhalb des Fahrzeugantriebsstranges an die Parksperre angelegt wird. Die E-Maschine wird hierbei insbesondere so lagegeregelt betrieben, dass eine Fahrzeugbewegung weitestgehend unterbleibt oder für einen Fahrzeuginsassen kaum oder zumindest nicht störend spürbar ist. Insbesondere kann die Lageregelung so ausgeführt sein, dass eine von dem Rotor der E-Maschine zurückgelegte Amplitude kleiner als 10° beträgt. Sofern das Entlastungsmoment ein Wechselmoment ist, kann die Lageregelung so erfolgen, dass sich der Rotor der E-Maschine mit einer Frequenz von größer 10 Hz bewegt.
  • Bevorzugt wird ein Ist-Schaltzustand der Parksperre überwacht, beispielsweise laufend oder zu diskreten Zeitpunkten. Dabei wird eine Rotorlage der E-Maschine, also eine Position des Rotors der E-Maschine, angehalten, sobald der Ist-Schaltzustand der Parksperre als ausgelegt erkannt wird. Mit anderen Worten wird die E-Maschine eingefroren, sobald erkannt wird, dass die Parksperre ausgelegt ist (Ist-Schaltzustand = ausgelegt). Hierdurch wird verhindert, dass sich das Fahrzeug durch das aufgebrachte Entlastungsmoment ungewollt bewegt. Der Ist-Schaltzustand der Parksperre kann insbesondere durch einen Parksperrensensor erkannt werden. Hierbei kann es sich um einen Sensor handeln, welcher eine Position der Parksperrenklinke oder eine Winkellage der Parksperrenklinke erkennt. Alternativ kann es sich auch um einen Sensor handeln, welcher einen Schaltzustand eines Parksperrenaktors, welcher die Parksperrenklinke betätigt, erkennt. Der Parksperrensensor kann auch in den Parksperrenaktor integriert sein oder durch den Parksperrenaktor selbst gebildet werden.
  • Nachdem die Rotorlage der E-Maschine angehalten wurde, wird die E-Maschine im Anschluss daran bevorzugt momentengeregelt betrieben. Somit kann nach dem Auslegen der Parksperre ein normaler Traktionsantrieb der E-Maschine erfolgen. Ein für den momentengeregelten Betrieb der E-Maschine vorgesehenes Soll-Drehmoment kann beispielsweise durch ein Fahrpedal des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
  • Bevorzugt bringt die E-Maschine das Entlastungsmoment erst dann auf die Parksperre auf, wenn sich der Ist-Zustand der Parksperre trotz eines an die Parksperre ausgegebenen Signales zum Auslegen der Parksperre nicht ändert. Demnach bringt die E-Maschine das Entlastungsmoment auf die Parksperre erst dann auf, wenn die Parksperre sich nicht aus eigener Kraft löst. Die E-Maschine kann hierdurch entlastet werden. Es kann beispielsweise eine Verzögerungszeit vorgesehen sein, welche nach Ausgeben des Signales zum Auslegen der Parksperre an den Parksperrenaktor verstreichen muss, bis die E-Maschine das Entlastungsmoment auf die Parksperre aufbringt. Alternativ oder zusätzlich kann eine elektrische Stromaufnahme des Parksperrenaktors beim Auslegen der Parksperre überwacht werden und das Entlastungsmoment durch die E-Maschine erst dann aufgebracht werden, falls die Stromaufnahme einen Schwellenwert überschreitet. Der Parksperrenaktor ist hierzu insbesondere als elektromotorischer oder elektromagnetischer Aktor ausgeführt.
  • Bevorzugt wird die E-Maschine in einen Parksperrenunterstützungsmodus versetzt, sobald ein Signal zum Auslegen der Parksperre an die Parksperre ausgegeben wird. Innerhalb des Parksperrenunterstützungsmodus ist die E-Maschine ausschließlich lagegeregelt und unter Erzeugung eines Wechselmomentes betreibbar. Insbesondere ist ein Fahrzeugvortrieb innerhalb des Parksperrenunterstützungsmodus nicht möglich, d.h. eine Verwendung der E-Maschine als Traktionsantrieb ausgeschlossen. Dabei ist vorgesehen, dass die E-Maschine das Entlastungsmoment in Form des lagegeregelten Wechselmomentes erst dann auf die Parksperre aufbringt, wenn sich der Ist-Schaltzustand der Parksperre trotz des an die Parksperre ausgegebenen Signales zum Auslegen nicht ändert. Hierdurch kann durch die E-Maschine im Bedarfsfall sofort das Entlastungsmoment auf die Parksperre aufgebracht werden. Innerhalb des Parksperrenunterstützungsmodus befinden sich die E-Maschine sowie alle damit zusammenhängenden elektrischen Systeme, wie beispielsweise ein Steuergerät und ein Wechselrichter, vorzugsweise in einem Modus, aus welchem die E-Maschine sofort das Entlastungsmoment auf die Parksperre aufbringen kann.
  • Vorzugsweise wird in einen Traktionsmodus umgeschaltet, sobald der Ist-Schaltzustand der Parksperre als ausgelegt erkannt wird. Innerhalb des Traktionsmodus der E-Maschine ist diese zum Fahrzeugvortrieb, d.h. als Traktionsantrieb, momentengeregelt betreibbar. Sobald die Parksperre ausgelegt ist, kann somit zügig die E-Maschine zum Vortrieb des Fahrzeugs genutzt werden. Sobald der Ist-Schaltzustand der Parksperre als ausgelegt erkannt wird, kann dabei zunächst das obig erläuterte Anhalten der Rotorlage der E-Maschine erfolgen, bevor der momentengeregelte Betrieb der E-Maschine beginnt bzw. diese in den Traktionsmodus umgeschaltet wird.
  • Das erfindungsgemäße Steuergerät ist zum Betreiben einer E-Maschine als Traktionsantrieb eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer formschlüssigen Parksperre ausgeführt. Das Steuergerät ist zudem so ausgeführt, dass es zum Auslegen der Parksperre die E-Maschine zum Bereitstellen eines Entlastungsmomentes auf die Parkbremse ansteuert. Das Steuergerät veranlasst demzufolge die E-Maschine, ein Entlastungsmoment auf die Parksperre auszuüben, wenn diese ausgelegt werden soll. Das Steuergerät ist demnach ausgeführt, um das obig erläuterte Verfahren durchzuführen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Zeichnungen erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung entnommen werden können. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
  • 1, einen Fahrzeugantriebsstrang,
  • 2, einen zeitlichen Ablauf eines Verfahrens,
  • 3, einen zeitlichen Verlauf eines Antriebsdrehmomentes.
  • 1 zeigt einen Fahrzeugantriebsstrang mit einer E-Maschine 1 als Traktionsantrieb. Hierzu ist die E-Maschine 1 mit Fahrzeugrädern 2 antriebstechnisch verbunden. Im Detail ist eine Abtriebswelle 3 der E-Maschine 1 mit einem an sich bekannten Differentialgetriebe 4 des Antriebsstranges drehverbunden. Das Differentialgetriebe 4 verteilt das von der E-Maschine 1 bereitgestellte Antriebsdrehmoment auf die Fahrzeugräder 2. Es kann hierzu beliebig geeignet ausgeführt sein. Alternativ kann das Differentialgetriebe 4 entfallen. Der Fahrzeugantriebsstrang kann auch so ausgeführt sein, dass das von der E-Maschine 1 bereitgestellte Antriebsdrehmoment auf lediglich eines der Fahrzeugräder 2 aufgebracht wird. Statt Fahrzeugräder kann der Fahrzeugantriebsstrang andere Mittel zum Vortrieb des Fahrzeugs aufweisen, wie beispielsweise Gleisketten.
  • Der Fahrzeugantriebsstrang verfügt über eine formschlüssige Parksperre 5. Mittels der Parksperre 5 ist der Antriebsstrang blockierbar, um ein ungewolltes Wegrollen des zugehörigen Fahrzeugs zu verhindern. Hierzu weist die Parksperre 5 ein Parksperrenrad 5A sowie eine Parksperrenklinke 5B auf. Das Parksperrenrad 5A ist mit einer drehbaren Welle des Fahrzeugantriebsstranges zumindest drehfest verbunden. Im gezeigten Beispiel ist das Parksperrenrad 5A mit der Abtriebswelle 3 der E-Maschine 1 drehfest verbunden. Die Parksperrenklinke 5B kann mit dem Parksperrenrad 5A durch Verschwenken in Formschluss gebracht werden, woraufhin das Parksperrenrad 5A gegen eine Drehung gesichert ist. In diesem Zustand ist die Parksperre 5 eingelegt. Durch Verschwenken der Parksperrenklinke 5B in die entgegengesetzte Richtung kann der Formschluss zwischen Parksperrenrad 5A und Parksperrenklinke 5B aufgehoben werden. In diesem Zustand ist die Parksperre 5 ausgelegt. Zum Verschwenken der Parksperrenklinke 5B ist ein Parksperrenaktor 5C vorgesehen. Durch einen nicht näher gezeigten Parksperrensensor, welche beispielsweise an der Parksperrenklinke 5B oder dem Parksperrenaktor 5C angeordnet sein kann oder in dem Parksperrenaktor 5C integriert sein kann, ist die aktuelle Schwenkposition der Parksperrenklinke 5B, welche dem Ist-Schaltzustand der Parksperre 5 entspricht, ermittelbar und demzufolge überwachbar.
  • Bei der E-Maschine 1 handelt es sich insbesondere um eine Drehfeldmaschine, wie beispielsweise einen Asynchronmotor oder einen Synchronmotor. Zur entsprechenden Bestromung der E-Maschine 1 ist ein Wechselrichter 6 vorgesehen. Dieser versorgt die drei elektrischen Stränge der E-Maschine 1 mit elektrischem Strom. Des Weiteren ist ein elektrischer Energiespeicher 7, wie beispielsweise ein Akkumulator oder ein Kondensator, vorgesehen. Dieser versorgt den Wechselrichter 6 mit der zum Betreiben der E-Maschine 1 erforderlichen elektrischen Energie. Bei dem elektrischen Energiespeicher 7 handelt es sich insbesondere um einen Hochvoltenergiespeicher. Bei dem Wechselrichter 6 kann es sich beispielsweise um einen an sich bekannten B6-Brückenwechselrichter handeln. Zwischen dem Wechselrichter 6 und dem Energiespeicher 7 kann ein DC/DC-Wandler vorgesehen sein (nicht gezeigt).
  • Bei dem dargestellten Fahrzeugantriebsstrang handelt es sich insbesondere um einen solchen, welcher lediglich die E-Maschine 1 zum Fahrzeugvortrieb aufweist. Alternativ können zudem ein Verbrennungsmotor oder weitere E-Maschinen vorgesehen sein, welche zusätzlich als Traktionsantrieb in dem Fahrzeugantriebsstrang dienen. Antriebstechnisch zwischen der E-Maschine 1 und den Fahrzeugrädern 2 kann außerdem ein ein- oder mehrstufiges Fahrzeuggetriebe vorgesehen sein, welches das von der E-Maschine 1 bereitgestellte Antriebsdrehmoment übersetzt.
  • Der Fahrzeugantriebsstrang weist zudem ein Steuergerät 8 auf. Das Steuergerät 8 dient zum Betreiben der E-Maschine 1. Hierzu steuert das Steuergerät 8 den Wechselrichter 6 an, beispielsweise im steuerungstechnischen oder regelungstechnischen Sinn. Des Weiteren dient das Steuergerät 8 zum Betreiben der Parksperre 5. Dazu steuert das Steuergerät 8 auch den Parksperrenaktor 5C an, beispielsweise im steuerungstechnischen oder regelungstechnischen Sinn. Das Steuergerät 8 erhält von dem Parksperrensensor Informationen, über den Schaltzustand der Parksperre 5 oder Informationen, die diesem Schaltzustand entsprechen oder diesen Schaltzustand wiederspiegeln, wobei das Steuergerät 8 im letztgenannten Fall selbst anhand der bereitgestellten Informationen den Schaltzustand ermittelt. Des Weiteren erhält das Steuergerät 8 Informationen von der E-Maschine 1 oder dem Wechselrichter 6, über den Drehwinkel der Abtriebswelle 3 der E-Maschine, oder das Steuergerät 8 ermittelt diesen Drehwinkel selbst anhand der von der E-Maschine 1 und/oder dem Wechselrichter 6 bereitgestellten Informationen. Insbesondere entspricht der Drehwinkel der Abtriebswelle 3 einer Rotorlage eines Rotors der E-Maschine 1, also einem Drehwinkel zwischen einem Stator und einem Rotor der E-Maschine 1. Bei dem Schaltzustand der Parksperre 5, welcher das Steuergerät 8 erhält oder selbst ermittelt, handelt es sich demzufolge insbesondere um den Ist-Schaltzustand der Parksperre 5. Bei dem Drehwinkel der E-Maschine 1, welcher das Steuergerät 8 erhält oder selbst ermittelt, handelt es sich demzufolge insbesondere um einen Ist-Drehwinkel bzw. eine Ist-Rotorlage der E-Maschine 1, insbesondere zwischen dem Stator und dem Rotor der E-Maschine 1.
  • Das Steuergerät 8 ist ferner mit einem Wählhebel 9 sowie einem Bremspedal 10 und einem Fahrpedal 11 verbunden. Mittels des Wählhebels 9 kann ein Fahrprogramm des Fahrzeugantriebsstranges gewählt werden, wie beispielsweise die aus dem Fahrzeugbau bekannten Fahrprogramme D, N, R, P. Mittels des Bremspedals 10 kann durch einen Fahrzeugfahrer ein Bremsmoment vorgegeben werden. Mittels des Fahrpedals 11 kann durch den Fahrzeugfahrer ein Antriebsdrehmoment vorgegeben werden. Hierzu verfügt der Wählhebel 9 und die Pedale 10, 11 über entsprechende Sensoren, welche die von dem Fahrzeugfahrer vorgegebenen Sollwerte an das Steuergerät 8 ausgeben.
  • Mittels des gezeigten Fahrzeugantriebsstranges ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Auslegen der Parksperre 5 durchführbar. Dabei ist vorgesehen, dass die E-Maschine 1 zum Auslegen der Parksperre 5 ein Entlastungsmoment auf die Parksperre 5 aufbringt. Dies erfolgt insbesondere dann, wenn es dem Parksperrenaktor 5C nicht möglich ist, die Parksperre 5 aus eigener Kraft auszulegen. Das Aufbringen des Entlastungsmomentes auf die Parksperre 5, im Detail auf das Parksperrenrad 5A, erfolgt dergestalt, dass die Abtriebswelle 3 der E-Maschine 1 durch die E-Maschine 1 gedreht wird oder dass durch die E-Maschine 1 ein Drehmoment an der Abtriebswelle 3 angelegt wird. Das Entlastungsmoment der E-Maschine 1 wirkt insbesondere zumindest zeitweise entgegen einem Bremsmoment der Parksperre 5. Bevorzugt ist das Entlastungsmoment ein Wechselmoment, wodurch sichergestellt ist, dass die Parkbremse 5 unabhängig von einem Vorzeichen des Bremsmomentes zumindest zeitweise entlastet wird. Das Steuergerät 8 ist dementsprechend so ausgeführt, dass es zum Auslegen der Parksperre 5 die E-Maschine 1 zum Bereitstellen eines Entlastungsmomentes auf die Parksperre 5 ansteuert.
  • 2 zeigt einen beispielhaften zeitlichen Ablauf eines Verfahrens zum Auslegen einer formschlüssigen Parksperre. Bei der Parksperre handelt es sich insbesondere um die in 1 gezeigte Parksperre 5. Das Verfahren kann demnach innerhalb des in 1 gezeigten Fahrzeugantriebsstranges ablaufen. Auf der horizontalen Achse in 2 ist ausgehend von dem Zeitpunkt T0 die Zeit aufgetragen. Auf der vertikalen Achse sind die zu den jeweiligen Zeitpunkten stattfindenden Vorgänge innerhalb des Fahrzeugantriebsstranges dargestellt. In der Zeile „Fahreraktion“ sind dabei die Tätigkeiten eines Fahrzeugfahrers des Fahrzeugs zu den jeweiligen Zeitpunkten T0, T1, etc. aufgetragen. In der Zeile „Fahrzeug“ sind die Ereignisse eingetragen, welche innerhalb des Fahrzeugs zu den jeweiligen Zeitpunkten T0, T1, etc. stattfinden. In der Zeile „PS-Befehl“ (= Parksperren-Befehl) sind die Befehle des Steuergerätes 8 an den Parksperrenaktor 5C beziehungsweise an die Parksperre 5 zu den jeweiligen Zeitpunkten T0, T1, etc. eingetragen. In der Zeile „PS-Aktion“ (= Parksperren-Aktion) sind diejenigen Aktionen der Parksperre 5 beziehungsweise des Parksperrenaktors 5C eingetragen, welche zu den jeweiligen Zeitpunkten T0, T1, etc. stattfinden. In der Zeile „E-Modus“ (= E-Maschinen-Modus) ist derjenige Modus der E-Maschine 1 eingetragen, innerhalb welchem sich die E-Maschine 1 in dem jeweiligen Zeitpunkt T0, T1, etc. befindet. In der Zeile „E-Aktion“ (= E-Maschinen-Aktion) sind die Aktionen der E-Maschine 1 zu den jeweiligen Zeitpunkten T0, T1, etc. eingetragen.
  • Zu dem Zeitpunkt T0 betätigt der Fahrzeugfahrer eine Betriebsbremse. Dies kann beispielsweise durch Niederdrücken des in 1 dargestellten Bremspedals 10 erfolgen. Des Weiteren startet der Fahrer das Fahrzeug. Dies kann beispielsweise durch Drücken eines Startknopfes oder durch Umdrehen eines Zündschlüssels in einem Zündschloss des Fahrzeugs in die Startposition erfolgen. Das Fahrzeug reagiert hierauf durch Einschalten des Bordnetzes des Fahrzeugs. Eine an einem Eingang des Wechselrichters 6 anliegende Zwischenkreisspannung Uzk wird hierdurch angeschaltet, das heißt die Zwischenkreisspannung Uzk wird an dem Eingang des Wechselrichters 6 angelegt. An die Parksperre 5 ergeht durch das Steuergerät 8 zu diesem Zeitpunkt T0 noch kein Befehl. Dementsprechend findet auch noch keine Aktion der Parksperre 5 statt. Die E-Maschine 1 befindet sich zu diesem Zeitpunkt im Standby. Sie liefert noch kein Antriebsdrehmoment.
  • Zu dem Zeitpunkt T1 stellt der Fahrzeugfahrer einen Wählhebel in die D-Position oder die R-Position, beispielsweise durch Betätigung des in 1 dargestellten Wählhebels 9. Das Steuergerät 8 gibt an die Parksperre 5 bzw. den Parksperrenaktor 5C hierauf einen Befehl zum Auslegen der Parksperre 5 aus. Durch das Umlegen des Wählhebels in die D- oder die R-Position wird des Weiteren die E-Maschine 1 beziehungsweise der die E-Maschine 1 ansteuernde Wechselrichter 6 in einen Parksperrenunterstützungsmodus (PS-U) versetzt. Innerhalb dieses Modus kann die E-Maschine 1 ausschließlich lagegeregelt und unter Erzeugung eines Wechselmomentes betrieben werden. Innerhalb des Parksperrenunterstützungsmodus (PS-U) werden insbesondere Leistungshalbleiter innerhalb des Wechselrichters 6 entsprechend der Rotorlage der E-Maschine 1 betätigt, wobei allerdings noch kein Antriebsdrehmoment durch die E-Maschine 1 erzeugt wird. In diesem Modus kann die E-Maschine 1 sofort zur Unterstützung der Parksperre 5 eingesetzt werden.
  • Zu dem Zeitpunkt T2 beginnt der Parksperrenaktor 5C die Parksperre 5 zu lösen. Hierbei verschwenkt der Parksperrenaktor 5C die Parksperrenklinke 5B so, dass diese aus dem Formschluss mit dem Parksperrenrad 5A gelangt („PS-Aktor löst PS“). Die E-Maschine 1 befindet sich zu diesem Zeitpunkt weiterhin in dem Parksperrenunterstützungsmodus. Es findet durch die E-Maschine 1 allerdings noch keine Unterstützung der Parksperre 5 statt.
  • Zu dem Zeitpunkt T3 stoppt die Bewegung des Parksperrenaktors 5C, da er die Parksperre 5 nicht weiter aus eigener Kraft auslegen kann („PS-Aktor stoppt“), beispielsweise da die Reibkräfte innerhalb der Parksperre 5 die durch den Parksperrenaktor 5C aufbringbaren Betätigungskräfte übersteigen. Somit befinden sich zu diesem Zeitpunkt T3 das Parksperrenrad 5A und die Parksperrenklinke 5B noch immer im Formschluss. Der Ist-Schaltzustand der Parksperre 5 ist demnach „eingelegt“. Der Fahrzeugantriebsstrang ist somit weiterhin blockiert. Das Steuergerät 8 bemerkt zu diesem Zeitpunkt, dass sich der Ist-Schaltzustand der Parksperre 5 trotz des an die Parksperre 5 ausgegebenen Signals zum Auslegen der Parksperre 5 nicht weiter ändert. Hierzu wird der Ist-Schaltzustand der Parksperre 5 durch das Steuergerät 8 überwacht.
  • Das Steuergerät 8 steuert daraufhin die E-Maschine 1 über den Wechselrichter 6 so an, dass die E-Maschine 1 das Entlastungsmoment auf die Parksperre 5 aufbringt. Das Entlastungsmoment wirkt dabei zumindest zeitweise entgegen dem Bremsmoment der Parksperre 5 und verringert dadurch die innerhalb der Parksperre 5 zwischen Parksperrenrad 5A und Parksperrenklinke 5B auftretenden Reibkräfte. Somit ist die vom Parksperrenaktor 5C aufbringbare Betätigungskraft nun ausreichend, um die Parksperre 5 vollständig auszulegen.
  • Zum Zeitpunkt T4 legt der Parksperrenaktor 5C daher die Parksperre 5 vollständig mit Hilfe der Unterstützung der E-Maschine 1 aus („PS-Aktor löst PS“). Dies wird von dem Parksperrensensor beziehungsweise von dem Parksperrenaktor 5C durch die Überwachung des Ist-Schaltzustand festgestellt und an das Steuergerät 8 ausgegeben oder dies wird von dem Steuergerät 8 selbst anhand der zur Verfügung gestellten Informationen festgestellt. Der Ist-Schaltzustand der Parksperre 5 wechselt demnach von „eingelegt“ in „ausgelegt“.
  • Zum Zeitpunkt T5 ist dementsprechend die Parksperre 5 vollständig ausgelegt. Der Parksperrenaktor 5c wird durch das Steuergerät 8 ausgeschaltet. Dabei kann vorgesehen sein, dass sobald festgestellt wurde, dass die Parksperre 5 ausgelegt ist, die Rotorlage der E-Maschine 1 angehalten wird. Dies erfolgt vorzugsweise durch eine entsprechende Bestromung der E-Maschine 1 mittels des Wechselrichters 6. Das Steuergerät 8 sendet den hierzu erforderlichen Befehl an den Wechselrichter 6.
  • Zu dem Zeitpunkt T5 kann dies bereits erfolgt sein und die E-Maschine 1 beziehungsweise der Wechselrichter 6 befindet sich in einem Traktionsmodus. Zwischen dem Zeitpunkt T4 und T5 ist wurde demnach der Modus der E-Maschine vom Parksperrenunterstützungsmodus (PS-U) in den Traktionsmodus (Traktion) gewechselt. In diesem Traktionsmodus ist die E-Maschine 1 beziehungsweise der Wechselrichter 6 zum normalen Fahrzeugvortrieb momentengeregelt betreibbar. Hierdurch kann ein angefordertes Antriebsdrehmoment durch die E-Maschine 1 sofort bereitgestellt werden. Da zu diesem Zeitpunkt T5 von dem Fahrzeugfahrer über das Fahrpedal 11 allerdings noch kein Antriebsdrehmoment angefordert wurde, stellt die E-Maschine 1 noch kein Antriebsdrehmoment zum Vortrieb des Fahrzeugs bereit. Durch die E-Maschine 1 kann allerdings eine Haltkraft zum Verhindern eines Wegrollens des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
  • Zu dem Zeitpunkt T6 gibt der Fahrzeugfahrer das Bremspedal 10 frei (= kein Bremsmoment angefordert) und fordert stattdessen über das Fahrpedal 11 ein gewünschtes Antriebsdrehmoment (Soll-Drehmoment oder Wunschmoment) an. Dies wird von dem Steuergerät 8 erkannt, und das Steuergerät 8 steuert dementsprechend die E-Maschine 1 beziehungsweise den Wechselrichter 6 entsprechend des angeforderten Antriebsdrehmomentes an. Sofern möglich, gibt die E-Maschine 1 dieses geforderte Antriebsdrehmoment an der Abtriebswelle 3 aus. Das Fahrzeug beginnt somit zu fahren.
  • 3 zeigt einen zeitlichen Verlauf des von der E-Maschine 1 bei dem in 2 gezeigten Verfahren an der Abtriebswelle 3 ausgegebenen Antriebsdrehmoment.
  • Innerhalb des Zeitpunktes T0 befindet sich die E-Maschine in einem Standby-Betrieb und liefert dementsprechend noch kein Antriebsdrehmoment.
  • In den Zeitpunkten T1 und T2 befindet sich die E-Maschine 1 zwar in dem Parksperrenunterstützungsmodus, in welchem Leistungshalbleiter innerhalb des Wechselrichters 6 bereits betätigt werden, allerdings wird noch kein Antriebsdrehmoment von der E-Maschine 1 gefordert und dementsprechend auch keines ausgegeben.
  • Zu dem Zeitpunkt T3 stoppt der Parksperrenaktuator 5C mit dem Auslegen der Parksperre 5, da er diese aus eigener Kraft nicht weiter auslegen kann. Dementsprechend ergeht an die E-Maschine 1 durch das Steuergerät 8 der Befehl zum Unterstützen der Parksperre 5. Dies erfolgt dergestalt, dass die E-Maschine 1 ein Drehmoment als Entlastungsmoment auf die Parksperre 5 aufbringt. Bei dem Entlastungsmoment handelt es sich um ein Wechselmoment, also ein oszillierendes Drehmoment. Durch das Entlastungsmoment wird der Rotor der E-Maschine 1 um die Ausgangslage schwingend gedreht. Beispielsweise kann der Rotor um seine Ausgangslage um ca. +/–5° gedreht werden. Somit ergibt sich eine Schwingungsamplitude der E-Maschine 1 um ca. 10°. Die Frequenz, mit welcher der Rotor schwingt, kann beispielsweise größer als 10 Hz betragen. In 3 ist die hierbei auftretende Drehmomentamplitude mit MA bezeichnet.
  • Zum Zeitpunkt T4 war die Unterstützung des Parksperrenaktors 5C erfolgreich, wodurch dieser die Parksperre 5 vollständig ausgelegt hat. Um eine Bewegung des Fahrzeugs zu verhindern, wird die Lage des Rotors der E-Maschine 1 sofort angehalten, wenn festgestellt wurde, dass die Parksperre 5 ausgelegt ist. Dementsprechend wird im Zeitpunkt T4 ein geringes Haltedrehmoment MH durch die E-Maschine 1 erzeugt. Dieses kann so bemessen sein, dass ein Wegrollen des Fahrzeugs verhindert wird. Das Haltedrehmoment MH wird auch zum Zeitpunkt T5 aufgebracht. Zum Zeitpunkt T6 fordert der Fahrzeugfahrer ein Antriebsdrehmoment MSoll (Wunschmoment oder Soll-Drehmoment) an. Dementsprechend wird das von der E-Maschine 1 ausgegebene Antriebsdrehmoment auf das vom Fahrzeugfahrer geforderte Antriebsdrehmoment MSoll erhöht. Die E-Maschine 1 beginnt demnach ab dem Zeitpunkt T6 mit dem Fahrzeugvortrieb.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    E-Maschine
    2
    Fahrzeugrad
    3
    Abtriebswelle
    4
    Differentialgetriebe
    5
    Parksperre
    5A
    Parksperrenrad
    5B
    Parksperrenklinke
    5C
    Parksperrenaktor
    6
    Wechselrichter
    7
    Energiespeicher
    8
    Steuergerät
    9
    Wählhebel
    10
    Bremspedal
    11
    Fahrpedal
    T0, ...
    Zeitpunkt
    MA
    Drehmomentamplitude
    MH
    Haltedrehmoment
    MSoll
    Gefordertes Antriebsdrehmoment
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2104794 B1 [0003]

Claims (9)

  1. Verfahren zum Auslegen einer formschlüssigen Parksperre (5) eines Fahrzeugantriebsstranges, der eine E-Maschine (1) als Traktionsantrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die E-Maschine (1) zum Auslegen der Parksperre (5) ein Entlastungsmoment auf die Parksperre (5) aufbringt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Entlastungsmoment ein Wechselmoment ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die E-Maschine (1) beim Aufbringen des Entlastungsmomentes lagegeregelt betrieben wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Ist-Schaltzustand der Parksperre (5) überwacht wird und eine Rotorlage der E-Maschine (1) angehalten wird sobald der Ist-Schaltzustand der Parksperre (5) als ausgelegt erkannt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die E-Maschine (1) anschließend momentengeregelt betrieben wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Ist-Schaltzustand der Parksperre (5) überwacht wird und die E-Maschine (1) das Entlastungsmoment erst dann auf die Parksperre (5) aufbringt, wenn sich der Ist-Schaltzustand trotz eines an die Parksperre (5) ausgegebenen Signales zum Auslegen der Parksperre (5) nicht ändert.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die E-Maschine (1) in einen Parksperrenunterstützungsmodus versetzt wird, innerhalb dessen die E-Maschine (1) ausschließlich lagegeregelt und unter Erzeugung eines Wechselmomentes betreibbar ist, sobald ein Signal zum Auslegen der Parksperre (5) an die Parksperre (5) ausgegeben wird, wobei die E-Maschine (1) das Entlastungsmoment in Form des lagegeregelten Wechselmomentes erst dann auf die Parksperre (5) aufbringt, wenn sich der Ist-Schaltzustand trotz des an die Parksperre (5) ausgegebenen Signales zum Auslegen der Parksperre (5) nicht ändert.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die E-Maschine (1) in einen Traktionsmodus versetzt wird, innerhalb dessen die E-Maschine (1) zum Fahrzeugvortrieb momentengeregelt betreibbar ist, sobald der Ist-Schaltzustand der Parksperre (5) als ausgelegt erkannt wird.
  9. Steuergerät (8) zum Betreiben einer E-Maschine (1) als Traktionsantrieb eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer formschlüssigen Parksperre (5), wobei das Steuergerät (8) so ausgeführt ist, dass es zum Auslegen der Parksperre (5) die E-Maschine (1) zum Bereitstellen eines Entlastungsmomentes auf die Parkbremse (5) ansteuert.
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