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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs in einem Segelbetrieb.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau ist es hinlänglich bekannt, Kraftfahrzeuge wie beispielsweise Kraftwagen in einem üblicherweise auch als Segeln bezeichneten Segelbetrieb zu betreiben. Hierbei umfasst das Kraftfahrzeug üblicherweise einen Antriebsstrang mit wenigstens einem Antriebsmotor, mittels welchem das Kraftfahrzeug angetrieben werden kann. Während des Segelbetriebs ist der Antriebsmotor vom übrigen Antriebsstrang und/oder zumindest von mittels des Antriebsmotors antreibbaren Fahrzeugrädern des Kraftfahrzeugs abgekoppelt, insbesondere während das Kraftfahrzeug entlang einer Fahrbahn rollt und sich somit die Fahrzeugräder drehen beziehungsweise an der Fahrbahn abrollen. Hierdurch wird vermieden, dass die sich drehenden Fahrzeugräder den Antriebsmotor, insbesondere dessen Abtriebswelle, mitschleppen. Insbesondere dann, wenn der Antriebsmotor als Verbrennungsmotor ausgebildet ist, kann der Antriebsmotor während des Segelns deaktiviert, d.h. abgeschaltet oder ausgeschaltet, sein. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass in dem Verbrennungsmotor Verbrennungsvorgänge unterbleiben. Alternativ ist es denkbar, dass der Antriebsmotor, insbesondere der Verbrennungsmotor, sich während des Segelns in seinem Leerlauf beziehungsweise Leerlaufbetrieb befindet, sodass in dem Verbrennungsmotor Verbrennungsvorgänge stattfinden, derart, dass der Verbrennungsmotor mit seiner Leerlaufdrehzahl betrieben, insbesondere befeuert betrieben, wird. Außerdem ist der
DE 10 2015 206 919 A1 ein Betriebsverfahren für ein Elektro-Kraftfahrzeug als bekannt zu entnehmen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs in einem Segelbetrieb zu schaffen, sodass ein besonders effizienter Betrieb des Kraftfahrzeugs realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens, in einem auch als Segeln bezeichneten Segelbetrieb weist das Kraftfahrzeug ein auch als elektrische Antriebseinrichtung bezeichnetes, zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildetes, elektrisches Antriebssystem auf. Das elektrische Antriebssystem umfasst wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Die elektrische Maschine wird auch als Elektromotor oder Elektromaschine bezeichnet. Außerdem umfasst das Antriebssystem eine schaltbare Getriebeeinheit, welche auch einfach als Getriebe bezeichnet wird. Über die Getriebeeinheit kann das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden. Dabei umfasst die Getriebeeinheit wenigstens ein reibschlüssiges Schaltelement, welches auch als Reibschaltelement bezeichnet wird. Unter dem Merkmal, dass die Getriebeeinheit schaltbar ist, ist insbesondere zu verstehen, dass die Getriebeeinheit wenigstens einen schaltbaren und somit einlegbaren und auslegbaren Gang aufweist. Insbesondere kann die Getriebeeinheit mehrere, schaltbare und somit einlegbare und auslegbare Gänge aufweisen, die sich beispielsweise in ihren jeweiligen Übersetzungen voneinander unterscheiden. Beispielsweise weist die Getriebeeinheit wenigstens oder genau zwei schaltbare Gänge auf. Das Reibschaltelement ist dabei dazu vorgesehen beziehungsweise dazu ausgebildet, den Gang beziehungsweise wenigstens einen der Gänge der Getriebeeinheit zu schalten, insbesondere einzulegen. Das Reibschaltelement kann eine Reibkupplung, insbesondere eine Lamellenkupplung, sein. Insbesondere kann das Reibschaltelement eine Bremse, insbesondere eine Reibbremse, sein. Unter dem Merkmal, dass das Schaltelement ein reibschlüssiges Schaltelement ist, kann insbesondere verstanden werden, dass das Schaltelement dazu ausgebildet ist, wenigstens zwei Getriebeelemente der Getriebeeinheit reib- beziehungsweise kraftschlüssig drehfest miteinander zu verbinden. Mit anderen Worten kann das Reibschaltelement beispielsweise zwischen wenigstens einem Koppelzustand und wenigstens einem Entkoppelzustand umgeschaltet werden. In dem Koppelzustand sind mittels des Reibschaltelements die Getriebeelemente reibschlüssig beziehungsweise kraftschlüssig drehfest miteinander verbunden, sodass sich die Getriebeelemente nicht relativ zueinander drehen können. In dem Entkoppelzustand jedoch gibt das Reibschaltelement die Getriebeelemente für eine insbesondere um eine Drehachse erfolgende Relativdrehung zwischen den Getriebeelementen frei, sodass sich in dem Entkoppelzustand die Getriebeelemente, insbesondere um die Drehachse, relativ zueinander drehen oder drehen können, insbesondere dann, wenn die Getriebeeinheit angetrieben wird, das heißt beispielsweise dann, wenn ein von der elektrischen Maschine bereitgestelltes Drehmoment oder ein aus einem von der elektrischen Maschine bereitgestellten Drehmoment resultierendes Drehmoment in die Getriebeeinheit eingeleitet wird. Beispielsweise ist der Gang beziehungsweise der eine Gang durch den beziehungsweise in dem Koppelzustand des Reibschaltelements eingelegt, wobei der Gang beziehungsweise der eine Gang beispielsweise in dem beziehungsweise durch den Entkoppelzustand des Reibschaltelements ausgelegt ist.
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Eines der Getriebeelemente kann beispielsweise ein Getriebegehäuse der Getriebeeinheit sein, sodass in dem Koppelzustand mittels des Reibschaltelements das andere Getriebeelement drehfest mit dem Getriebegehäuse verbunden beziehungsweise drehfest an dem Getriebegehäuse festgelegt ist. In dem Entkoppelzustand lässt das Reibschaltelement eine, insbesondere um die Drehachse, erfolgende Relativdrehung zwischen den Getriebeelementen, das heißt zwischen dem anderen Getriebeelement und dem Getriebegehäuse, zu. Somit kann das Reibschaltelement insbesondere eine Bremse sein, mittels welcher in dem Koppelzustand das andere Getriebeelement gegen das Getriebegehäuse gebremst, das heißt drehfest an dem Getriebegehäuse festgelegt ist.
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Während des Segelbetriebs ist ein auch als Neutralstellung, Leerlaufstellung, Leerlauf oder Leerlaufzustand bezeichneter Neutralzustand der Getriebeeinheit eingestellt. Unter dem Neutralzustand der Getriebeeinheit ist insbesondere zu verstehen, dass in dem Neutralzustand der schaltbare Gang beziehungsweise alle schaltbaren Gänge der Getriebeeinheit ausgelegt sind. Mit anderen Worten ist unter dem Neutralzustand insbesondere zu verstehen, dass das Reibschaltelement beziehungsweise alle zum Schalten von schaltbaren Gängen der Getriebeeinheit vorgesehenen Schaltelemente der Getriebeeinheit ausgelegt sind beziehungsweise geöffnet sind, das heißt sich in ihrem Entkoppelzustand befinden.
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Die elektrische Maschine ist beispielsweise ein Antriebsmotor oder kann als Antriebsmotor betrieben werden, wobei das Kraftfahrzeug mittels des Antriebsmotors, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Insbesondere können mittels der elektrischen Maschine wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder des Kraftfahrzeugs, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden, um dadurch das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch anzutreiben. Insbesondere ist es in dem Neutralzustand vorgesehen, dass die elektrische Maschine, insbesondere ihr Rotor, über welchen die elektrische Maschine Drehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder bereitstellen kann, von den Rädern beziehungsweise von allen mittels der elektrischen Maschine grundsätzlich antreibbaren Rädern entkoppelt beziehungsweise abgekoppelt ist, sodass beispielsweise kein von der elektrischen Maschine über ihren Rotor bereitgestelltes Drehmoment auf die Räder übertragen werden kann.
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Des Weiteren ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass die elektrische Maschine während des Segelbetriebs aktiv bei einer insbesondere vorgegebenen oder vorgebbaren Drehzahl betrieben wird. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass während des Segelbetriebs die elektrische Maschine mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt und dadurch aktiv in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben wird, sodass der Rotor von einem Stator der elektrischen Maschine unter Nutzung der elektrischen Energie, mit der die elektrische Maschine versorgt wird, angetrieben und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator gedreht wird. Somit wird der Rotor mit der zuvor genannten Drehzahl relativ zu dem Stator gedreht beziehungsweise dadurch, dass der Rotor von dem Stator angetrieben und somit relativ zu dem Stator gedreht wird, weist der Rotor die zuvor genannte Drehzahl auf, mit welcher sich der Rotor relativ zu dem Stator dreht.
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Vorzugsweise wird die elektrische Maschine, insbesondere mittels einer auch als Steuer- und/oder Regeleinheit bezeichneten, elektronischen Recheneinrichtung des Antriebssystems auf die Drehzahl geregelt, welche vorzugsweise eine bestimmte, energetisch günstige Drehzahl ist.
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Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Der Segelbetrieb ist für elektrische Antriebe beziehungsweise elektrische Antriebssysteme eine wichtige Betriebsart. Für eine wirksame Nutzung des Segelbetriebs ist eine möglichst geringe Reibleistung des Antriebssystems vorteilhaft. In schaltbaren elektrischen Antriebssystemen, beispielsweise mit Planetengetrieben, ist bei bestimmten Ausführungsarten der Schaltelemente eine Leerlaufstellung, mithin der Neutralzustand, möglich beziehungsweise einstellbar, um den auch Segeln bezeichneten Segelbetrieb zu ermöglichen. In dieser Leerlaufstellung stellt sich, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind und falls während des Segelbetriebs die elektrische Maschine nicht bestromt wird, mithin der Rotor nicht aktiv unter Nutzung von elektrischer Energie von dem Stator angetrieben und somit gedreht wird, prinzipbedingt ein Reibmomentengleichgewicht zwischen der unbestromten, rotierenden elektrischen Maschine beziehungsweise deren Rotor und dem auch als reibungsbasiertes Schaltelement bezeichneten, reibschlüssigen Schaltelement ein. Radsätze in dem Getriebe sind im Eingriff und rotieren gemäß diesem Reibmomentengleichgewicht, was trotz der Leerlaufstellung zu einer hohen Reibung des Antriebssystems führen kann.
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Durch eine gezielte Einstellung, insbesondere Regelung oder Steuerung, der Drehzahl der elektrischen Maschine während des Segelbetriebs beziehungsweise in dem Neutralzustand der Getriebeeinheit ist es möglich, die Summenreibleistung aller im Eingriff befindlichen Radsätze der Getriebeeinheit sowie des offenen Schaltelements zumindest gering zu halten und somit die Reibung des auch als Gesamtaggregat bezeichneten Antriebssystems in dem Neutralzustand in einem besonders geringen Rahmen zu halten. Grenzfälle einer solchen Einstellung, insbesondere Ansteuerung, wären zum Beispiel ein Unterbinden einer Differenzdrehzahl des offenen Schaltelements oder ein Umlaufen des gesamten, beispielsweise als Nebenradsatz ausgebildeten Radsatzes als Block oder zumindest von Teilen des Radsatzes.
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Vorzugsweise erfolgt die Einstellung der Drehzahl betriebspunktabhängig so, dass die Reibleistungsersparnis gegenüber null Bestromung den elektrischen Energiebedarf zum Drehen des Rotors der elektrischen Maschine überkompensiert. Vorzugsweise wird der energetische Gesamtaufwand, das heißt die Summe aus elektrischem und mechanischem Aufwand, minimiert. Das Einstellen, insbesondere ein Steuern oder Regeln, der Drehzahl kann besonders einfach und insbesondere ohne zusätzliche Bauelemente umgesetzt werden.
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Durch das aktive Betreiben der elektrischen Maschine bei der Drehzahl können unnötige und übermäßige Relativbewegungen beweglicher Teile in der Getriebeeinheit vermieden werden, sodass in dem Neutralzustand eine übermäßige Reibung vermieden werden kann. Dadurch kann die Effizienz im Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen verbessert werden, und es kann eine besonders große elektrische Reichweite realisiert werden, über welche das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Außerdem kann beispielsweise mit einer nur geringen Batteriegröße eine besonders hohe elektrische Reichweite dargestellt werden, sodass Kosten, Bauraum, Masse und Ladezeit besonders gering gehalten werden können.
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Insbesondere existieren zwei energetisch günstige Betriebszustände des Getriebes in dem Neutralzustand und dementsprechend zwei Drehzahlen der elektrischen Maschine, die hierfür einzustellen sind. Ein erster der energetisch günstigen Betriebszustände ist ein Umlauf eines auch als Planetensatz bezeichneten Planetenradsatzes des Getriebes als Block. Hierunter ist zu verstehen, dass wenigstens zwei Getriebeelemente des Planetenradsatzes als Block und somit gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig umlaufen, das heißt sich relativ zu dem Getriebegehäuse drehen, insbesondere ohne dass diese grundsätzlich relativ zueinander drehbaren Getriebeelemente mittels eines geschlossenen Schaltelements drehfest miteinander verbunden sind. Insbesondere ist unter diesem Umlauf als Block eine Einstellung zu verstehen, bei welcher Getriebelaufverzahnungen zumindest teilweise nicht aufeinander abwälzen. Der zweite energetisch günstige Betriebszustand ist, wenn eine Schlupfdrehzahl des geöffneten Reibschaltelements besonders gering oder vorzugsweise null ist. Um diese beiden energetisch günstigen Betriebszustände einzustellen, wird die elektrische Maschine aktiv betrieben, mithin mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt, sodass unter Nutzung der elektrischen Energie, mit der die elektrische Maschine betrieben wird, der Stator den Rotor antreibt und somit dreht, sodass sich der Rotor mit der Drehzahl relativ zu dem Stator dreht. Durch das aktive Betreiben der elektrischen Maschine können auch Wirbelstromverluste beziehungsweise Verluste durch ein induziertes Magnetfeld zumindest besonders gering gehalten oder vermieden werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Drehzahl in Abhängigkeit von einer Fahrgeschwindigkeit des während des Segelbetriebs fahrenden Fahrzeugs eingestellt wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Drehzahl so eingestellt wird, dass eine Differenzdrehzahl des in dem Segelbetrieb geöffneten Schaltelements unterbleibt oder zumindest gering gehalten wird, mithin einen vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellenwert unterschreitet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Drehzahl so eingestellt wird, dass Abwälzbewegungen von zumindest einem Laufverzahnungspaar unterbleiben oder einen vorgebbaren oder vorgegebenen Grenzwert unterschreiten, mithin gering gehalten werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Drehzahl so eingestellt wird, dass zumindest ein Planetenradsatz der Getriebeeinheit als Block umläuft.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Drehzahl mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Antriebssystems so eingestellt wird, dass eine Summe aus einer Verlustleistung des in dem Segelbetrieb geöffneten Schaltelements, einer aufzubringenden elektrischen Leistung zum Betrieb der elektrischen Maschine und einer mechanischen Verlustleistung der elektrischen Maschine ein Verlustleistungsminimum hat. Die elektronische Recheneinrichtung wird auch als Steuer- und/oder Regeleinheit bezeichnet, sodass es vorzugsweise vorgesehen ist, dass in der Steuer- und/oder Regeleinheit des Antriebssystems die Einstellung der auch als Betriebsdrehzahl bezeichneten Drehzahl der elektrischen Maschine so vorgenommen wird, dass die Summe aus der Verlustleistung des geöffneten Reibschaltelements, der aufzubringenden elektrischen Leistung zum Betrieb der elektrischen Maschine und der mechanischen Verlustleistung der elektrischen Maschine das Verlustleistungsminimum hat.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Drehzahl mittels der elektronischen Recheneinrichtung so eingestellt wird, dass eine Summe aus einer Verlustleistung des in dem Segelbetrieb geöffneten Schaltelements, Verlustleistungen aus Abwälzbewegungen in Laufverzahnungen und/oder Lagern, insbesondere der Getriebeeinheit, einer aufzubringenden elektrischen Leistung zum Betrieb der elektrischen Maschine und einer mechanischen Verlustleistung der elektrischen Maschine ein Verlustleistungsminimum hat. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass in der Steuer- und/oder Regeleinheit die Einstellung der Betriebsdrehzahl so vorgenommen wird, dass die Summe aus der Verlustleistung des geöffneten Reibschaltelements, Verlustleistungen aus Abwälzbewegungen in Laufverzahnungen und/oder Lagern, der aufzubringenden elektrischen Leistung zum Betrieb der elektrischen Maschine und der mechanischen Verlustleistung der elektrischen Maschine das Verlustleistungsminimum hat.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird;
- 2 eine schematische Darstellung eines Antriebssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
- 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Antriebssystems.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform eines auch als elektrische Antriebseinrichtung bezeichneten, elektrischen Antriebssystems 10 eines Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand das elektrische Antriebssystem 10 aufweist und mittels des elektrischen Antriebssystems 10, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug als Elektrofahrzeug, insbesondere als batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), ausgebildet. Das Antriebssystem 10 weist eine auch als Elektromaschine bezeichnete, elektrische Maschine 12 auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Außerdem umfasst das Antriebssystem 10 eine auch als Getriebe bezeichnete Getriebeeinheit 14, über welche das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine 12, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Die elektrische Maschine 12 weist einen Stator und einen Rotor auf, welcher von dem Stator unter Nutzung von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom, die beziehungsweise der der elektrischen Maschine 12 zugeführt wird, angetrieben und somit um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator gedreht werden kann. In 1 veranschaulicht ein Pfeil 16 ein Drehmoment, welches von der elektrischen Maschine 12 über deren Rotor bereitgestellt werden oder aus einem weiteren Drehmoment resultieren kann, das von der elektrischen Maschine 12 über deren Rotor bereitgestellt wird. Das durch den Pfeil 16 veranschaulichte Drehmoment kann insbesondere in einem zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Motorbetrieb der elektrischen Maschine 12 in die Getriebeeinheit 14 eingeleitet werden und dadurch die Getriebeeinheit 14 antreiben. Außerdem veranschaulicht in 1 ein Pfeil 18 ein Abtriebsdrehmoment, welches aus dem durch den Pfeil 16 veranschaulichten und in die Getriebeeinheit 14 eingeleiteten Drehmoment resultieren und beispielsweise von der Getriebeeinheit 14 bereitgestellt werden kann.
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Getriebeeinheit 14 wenigstens oder genau zwei in axialer Richtung der Getriebeeinheit 14 aufeinanderfolgend angeordnete beziehungsweise hintereinander angeordnete Planetenradsätze 20 und 22 auf, welche auch als Planetensätze bezeichnet werden. Der Planetenradsatz 20 weist ein Sonnenrad 24, einen Planetenträger 26 und ein Hohlrad 28 auf. Das Sonnenrad 24 ist, insbesondere drehfest, mit dem Rotor der elektrischen Maschine 12 verbunden oder verbindbar. Insbesondere kann das Sonnenrad 24 permanent drehfest mit dem Rotor der elektrischen Maschine 12 verbunden sein. Das Sonnenrad 24, der Planetenträger 26 und das Hohlrad 28 sind Getriebeelemente des Planetenradsatzes 20. Der Planetenradsatz 20 umfasst außerdem wenigstens ein Planetenrad 30, welches drehbar an dem Planetenträger 26 gelagert ist.
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Der Planetenradsatz 22 umfasst ein Sonnenrad 32, einen Planetenträger 34 und ein Hohlrad 36, die Getriebeelemente des Planetenradsatzes 22 sind. Außerdem umfasst der Planetenradsatz 22 wenigstens ein Planetenrad 38, welches drehbar an dem Planetenträger 34 gelagert ist. Aus 1 ist erkennbar, dass das Sonnenrad 32, insbesondere permanent, drehfest mit dem Hohlrad 28 verbunden ist. Der Planetenträger 26 ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem Hohlrad 36 verbunden. Außerdem sind das Hohlrad 36 und der Planetenträger 26, insbesondere permanent, drehfest mit einer Abtriebswelle 40 der Getriebeeinheit 14 verbunden, welche über ihre Abtriebswelle 40 das durch den Pfeil 18 veranschaulichte Abtriebsdrehmoment bereitstellen kann.
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Die Getriebeeinheit 14 umfasst auch ein einfach als Gehäuse bezeichnetes Getriebegehäuse 42, in welchem die Planetenradsätze 20 und 22 jeweils zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, angeordnet sind. Das Sonnenrad 32, der Planetenträger 34 und das Hohlrad 36 sind Getriebeelemente des Planetenradsatzes 22. Grundsätzlich sind die Getriebeelemente dann, wenn sie nicht jeweils drehfest miteinander verbunden sind, relativ zueinander drehbar. Außerdem sind die Getriebeelemente grundsätzlich insbesondere dann, wenn sie nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden sind, relativ zu dem Gehäuse drehbar.
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Die Getriebeeinheit 14 umfasst ferner zwei Schaltelemente S1 und S2. Das Schaltelement S2 ist ein formschlüssiges Schaltelement, mittels welchem der Planetenträger 34 drehfest mit dem Getriebegehäuse 42 verbindbar ist. Insbesondere kann das Schaltelement S2 eine auch als Klaue bezeichnete Klauenkupplung sein. Das Schaltelement S1 ist ein reibschlüssiges Schaltelement, welches auch als Bremse oder Reibschaltelement bezeichnet wird. Der Planetenträger 34 kann mittels des Schaltelements S2 formschlüssig drehfest mit dem Gehäuse verbunden werden. Mittels des Reibschaltelements (Schaltelement S1) können das Hohlrad 28 und somit das Sonnenrad 32 reib- beziehungsweise kraftschlüssig drehfest mit dem Getriebegehäuse 42 verbunden werden.
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Die Getriebeeinheit 14 weist wenigstens oder genau zwei schaltbare Gänge auf, die sich beispielsweise in ihren Übersetzungen voneinander unterscheiden. Ein erster der Gänge ist beziehungsweise wird beispielsweise dadurch eingelegt, dass das Schaltelement S2 geschlossen ist, während das Schaltelement S1 geöffnet ist. Der zweite Gang wird beziehungsweise ist beispielsweise dadurch eingelegt, dass das Schaltelement S1 geschlossen ist, während das Schaltelement S2 geöffnet ist. Beispielsweise weist der zweite Gang betragsmäßig eine geringere Übersetzung als der erste Gang auf.
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Um einen auch als Neutralstellung, Leerlauf, Leerlaufstellung oder Leerlaufzustand bezeichneten Zustand der Getriebeeinheit 14 und somit des Antriebssystems 10 insgesamt einzustellen, sind beide Schaltelemente S1 und S2 gleichzeitig offen, das heißt sind die beziehungsweise alle Gänge der Getriebeeinheit 14 ausgelegt. Im Folgenden wird ein Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs in einem auch Segeln bezeichneten Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs beschrieben.
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Bei dem Verfahren ist es vorgesehen, dass in dem Segelbetrieb, das heißt während des Segelbetriebs, der Neutralzustand der Getriebeeinheit 14 eingestellt ist, mithin die beziehungsweise alle Gänge der Getriebeeinheit 14 ausgelegt beziehungsweise die beziehungsweise alle Schaltelemente S1 und S2 der Getriebeeinheit 14 geöffnet sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen unterbleibt während des Segelbetriebs nicht etwa ein Bestromen der elektrischen Maschine 12, sondern bei dem Verfahren ist es vorgesehen, dass während des Segelbetriebs die elektrische Maschine 12 mit elektrischer Energie versorgt und dadurch unter Nutzung der elektrischen Energie, mit welcher die elektrische Maschine 12 versorgt wird, aktiv bei einer Drehzahl betrieben wird. Dies bedeutet, dass unter Nutzung der elektrischen Energie, mit welcher die elektrische Maschine 12 während des Segelbetriebs versorgt wird, der Stator den Rotor antreibt, sodass sich der Rotor relativ zu dem Stator mit der beispielsweise vorgegebenen oder vorgebbaren Drehzahl dreht. Die Drehzahl ist dabei größer als null. Hierdurch können Reibverluste des Antriebssystems 10 gering gehalten werden.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Antriebssystems 10. In 2 ist das Versorgen der elektrischen Maschine 12 während des Segelbetriebs durch einen Pfeil 44 veranschaulicht. Bei der zweiten Ausführungsform weist die Getriebeeinheit 14 wenigstens oder genau einen auch als Planetenstufe bezeichneten Planetenradsatz 20 auf. Dabei ist das Hohlrad 28, insbesondere permanent, drehfest mit der Abtriebswelle 40 verbunden. Während des Segelbetriebs rollt das Kraftfahrzeug entlang einer Fahrbahn, sodass als Fahrzeugräder ausgebildete Bodenkontaktelemente des Kraftfahrzeugs, welches in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an der Fahrbahn abgestützt ist, an der Fahrbahn abrollen und sich somit drehen. Die Abtriebswelle 40 und das Hohlrad 28 drehen sich somit während des Segelbetriebs mit einer Abtriebsdrehzahl, welche zumindest im Wesentlichen konstant ist, da die Abtriebswelle 40 und das Hohlrad 28 von den sich drehenden Fahrzeugrädern, die einfach auch als Räder bezeichnet werden, angetrieben werden. Dabei veranschaulichen Pfeile 46 ein Schubmoment im Segelbetrieb. Außerdem ist das Schaltelement S1 im Segelbetrieb geöffnet. Die auch als Soll-Drehzahl bezeichnete Drehzahl ist in 2 durch einen Pfeil 48 veranschaulicht. Ein Pfeil 50 veranschaulicht ein Abstützmoment. Ein Pfeil 52 veranschaulicht ein Restreibmoment des Schaltelements S1 beziehungsweise in dem Schaltelement S1. Dadurch, dass während des Segelbetriebs die elektrische Maschine 12 gezielt und aktiv mit der Drehzahl betrieben wird, kann eine übermäßige Differenzdrehzahl des Schaltelements S1 beziehungsweise im Schaltelement S1 vermieden werden, sodass auch das Restreibmoment des Schaltelements S1 in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden kann. Dadurch kann ein besonders effizienter Betrieb des Antriebssystems 10 gewährleistet werden.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Antriebssystems 10. Bei der dritten Ausführungsform weist die Getriebeeinheit 14 die Planetenradsätze 20 und 22 auf. Dabei ist der Planetenträger 26 beziehungsweise 34 ein den Planetenradsätzen 20 und 22 gemeinsamer Planetenträger, an welchem sowohl die Planetenräder 30 als auch die Planetenräder 38 drehbar gelagert sind. Mit anderen Worten sind beispielsweise die Planetenträger 26 und 34 drehfest miteinander verbunden, insbesondere einstückig miteinander ausgebildet. Außerdem ist bei der dritten Ausführungsform das Sonnenrad 32, insbesondere permanent, drehfest mit der Abtriebswelle 40 verbunden. Pfeile 54 veranschaulichen jeweilige Reibmomente der einfach auch als Radwälzer bezeichneten Planetenradsätze 20 und 22, wobei sowohl die durch die Pfeile 54 veranschaulichten Reibmomente der Planetenradsätze 20 und 22 als auch das durch den Pfeil 54 veranschaulichte Restreibmoment des Schaltelements S1 besonders gering gehalten werden können, dadurch dass die elektrische Maschine 12 bei dem Segelbetrieb bestromt und somit aktiv bei der Drehzahl betrieben wird. Ein erster Grenzfall ist, dass der jeweilige Radsatz und die elektrische Maschine 12 beziehungsweise deren Rotor als Block umlaufen beziehungsweise rotieren, das heißt sich gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig relativ zu dem Gehäuse drehen. Hierbei unterbleibt beispielsweise, dass die Planetenräder 38 an dem Sonnenrad 32 und/oder die Planetenräder 30 an dem Sonnenrad 24 abwälzen, wodurch ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist. Selbstverständlich sind bei der zweiten und dritten Ausführungsform weitere Schaltelemente wie beispielsweise das Schaltelement S2 ohne Weiteres denkbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Elektrisches Antriebssystem
- 12
- Elektrische Maschine
- 14
- Getriebeeinheit
- 16
- Pfeil
- 18
- Pfeil
- 20
- Planetenradsatz
- 22
- Planetenradsatz
- 24
- Sonnenrad
- 26
- Planetenträger
- 28
- Hohlrad
- 30
- Planetenrad
- 32
- Sonnenrad
- 34
- Planetenträger
- 36
- Hohlrad
- 38
- Planetenrad
- 40
- Abtriebswelle
- 42
- Getriebegehäuse
- 44
- Pfeil
- 46
- Pfeil
- 48
- Pfeil
- 50
- Pfeil
- 52
- Pfeil
- 54
- Pfeil
- S1
- Schaltelement
- S2
- Schaltelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015206919 A1 [0002]
