Titel

Antriebs- und Abbremssystem für ein Fahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Antriebs- und Abbremssystem für ein Fahrzeug. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abbremsen eines Fahrzeugs und ein Verfahren zum Antreiben und Abbremsen eines Fahrzeugs.

Stand der Technik

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Antriebs- und Abbremsstrangs eines Fahrzeugs, welcher der Anmelderin als interner Stand der Technik bekannt ist.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte herkömmliche Antriebs- und Abbremsstrang weist eine Elektromaschine 10 auf, welche über ein Differentialgetriebe 12 an einer Fahrzeugachse 14 mit zwei Rädern 16 angebunden ist. Mittels der Elektromaschine 10 können die beiden Räder 16 wahlweise angetrieben oder abgebremst werden. Während eines Betriebs der Elektromaschine 10 zum Antreiben oder Abbremsen der Räder 16 ist die Elektromaschine 10 über das Differentialgetriebe 12 derart "drehzahlfest" mit der Fahrzeugachse 14 und den beiden Rädern 16 gekoppelt, dass sich eine Rotordrehzahl n _EM eines Rotors der Elektromaschine 10 aus einer Drehzahl n _rot der Drehbewegung der Fahrzeugachse 14 und der Räder 16 und einer Getriebeübersetzung i des Differentialgetriebes 12 gemäß Gleichung (Gl. 1) ergibt mit:

(Gl. 1) n _EM = i * n _rot

Ein Betriebspunkt der Elektromaschine 10 beim Antreiben und Abbremsen der Fahrzeugachse 14 und der Räder 16 ist somit durch die Drehzahl n _rot der Drehbewegung der Fahrzeugachse 14 und der Räder 16 eindeutig festgelegt. Beispielsweise ergibt sich beim Abbremsen der Fahrzeugachse 14 und der Räder 16 ein mittels der Elektromaschine 10 auf die Fahrzeugachse 14 und die Räder 16 bewirktes Bremsmoment MEM abhängig von der Rotordrehzahl n _EM des Rotors der Elektromaschine 10, und damit abhängig von der Drehzahl n _rot der Drehbewegung der Fahrzeugachse 14 und der Räder 16. Um ein gewünschtes Gesamtbremsmoment M _total auf die Fahrzeugachse 14 und die Räder 16 zu bewirken, benötigt der herkömmliche Antriebs- und Abbremsstrang deshalb noch je eine Reibbremse 18 pro Rad 16 zum Bewirken eines zusätzlichen Reibbremsmoments M _friction auf die Räder 16. Man kann bei dem herkömmlichen Antriebs- und Abbremsstrang deshalb von einer Parallelschaltung der Elektromaschine 10 und der Reibbremsen 18 sprechen. Das auf die Fahrzeugachse 14 und die Räder 16 bewirkte Gesamtbremsmoment M _total ergibt sich dann nach Gleichung (Gl. 2) mit:

(Gl. 2) M _total = M _EM + M _friction

Mittels der Parallelschaltung von Elektromaschine 10 und Reibbremsen 18 kann das Bremsmoment MEM der Elektromaschine 10 durch das Reibbremsmoment M _friction der zusätzlich verbauten Reibbremsen 18 ergänzt werden.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung schafft ein Antriebs- und Abbremssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Abbremsen eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Verfahren zum Antreiben und Abbremsen eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 10.

Vorteile der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft Möglichkeiten zumindest zum Abbremsen mindestens einer Fahrzeugachse und/oder mindestens eines Rads eines Fahrzeugs, wobei die mindestens eine dazu eingesetzte Elektromaschine stets in ihrem optimalen Betriebspunkt genutzt werden kann. Kern der Erfindung ist eine serielle Schaltung der mindestens einen Elektromaschine und zumindest einer Anbindungskomponente, mittels welcher die mindestens eine Elektromaschine an die mindestens eine Fahrzeugachse und/oder das mindestens eine Rad anbindbar/angebunden ist. Wie nachfolgend genauer erläutert wird, kann mittels der seriellen Schaltung der mindestens einen Elektromaschine und der zumindest einen Anbindungskomponente und der erfindungsgemäßen Nutzung der seriellen Schaltung mindestens ein Schlupf der zumindest einen Anbindungskomponente derart festgelegt und eingestellt werden, dass beim Abbremsen der Betriebspunkt der mindestens einen Elektromaschine unabhängig von der Drehzahl der mindestens einen Fahrzeugachse und/oder des mindestens einen Rads ist. Das mittels der mindestens einen Elektromaschine auf die mindestens eine Fahrzeugachse und/oder das mindestens eine Rad bewirkte Bremsmoment kann somit ebenfalls unabhängig von der Drehzahl der mindestens einen Fahrzeugachse und/oder des mindestens einen Rads gleich einem gewünschten Soll-Bremsmoment eingestellt werden. Damit kann bei einer Nutzung der vorliegenden Erfindung auf die zusätzliche Verwendung von konventionellen Reibbremsen, wie sie beispielsweise der vorausgehend beschriebene herkömmliche Antriebs- und Abbremsstrang benötigt, in der Regel verzichtet werden.

Wie nachfolgend noch genauer erläutert wird, schafft die vorliegende Erfindung Fahrzeugtopologien und Betriebsstrategien, welche zu geringen Kosten realisierbar sind. Des Weiteren kann bei einer Nutzung der vorliegenden Erfindung die mindestens eine zum Abbremsen eingesetzte Elektromaschine auch vorteilhaft zum Antreiben der mindestens einen Fahrzeugachse und/oder des mindestens einen Rads genutzt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Antriebs- und Abbremssystems ist die Ansteuereinrichtung dazu ausgelegt und/oder programmiert, mindestens einmal während des Bremsmodus den mindestens einen Soll-Schlupf der zumindest einen Anbindungskomponente zumindest unter Berücksichtigung eines von einem Fahrer des Fahrzeugs und/oder einer Geschwindigkeitssteuerautomatik des Fahrzeugs angeforderten und auf die mindestens eine Fahrzeugachse und/oder das mindestens eine Rad zu bewirkenden Soll-Bremsmoments auf einen Wert des Wertebereichs festzulegen. Wie nachfolgend genauer erläutert wird, kann auf diese Weise insbesondere sichergestellt werden, dass das angeforderte Soll-Bremsmoment ausschließlich mittels der in ihrem Bremsmodus betriebenen Elektromaschine bewirkt wird. Eine zusätzliche Nutzung mindestens einer Reibbremse ist deshalb bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung zum Abbremsen des Fahrzeugs mit dem angeforderten Soll- Bremsmoment in der Regel nicht notwendig.

Alternativ und ergänzend kann die Ansteuereinrichtung dazu ausgelegt und/oder programmiert sein, mindestens einmal während des Bremsmodus den mindestens einen Soll-Schlupf der zumindest einen Anbindungskomponente zumindest unter Berücksichtigung einer bereitgestellten oder geschätzten Drehzahl einer Drehbewegung der mindestens einen Fahrzeugachse und/oder des mindestens einen Rads und eines auf einer Speichereinheit der Ansteuereinrichtung abgespeicherten Feldschwächebereichs der mindestens einen Elektromaschine auf einen Wert des Wertebereichs festzulegen. Insbesondere kann die Ansteuereinrichtung dazu ausgelegt und/oder programmiert sein, mindestens einmal während des Bremsmodus ein Produkt i * n _rot aus einer auf einer Speichereinheit der Ansteuereinrichtung abgespeicherten Getriebeübersetzung i und der Drehzahl n _rot der Drehbewegung der mindestens einen Fahrzeugachse und/oder des mindestens einen Rads zu bestimmen, zu ermitteln, ob eine Rotordrehzahl n _EM eines Rotors der jeweiligen Elektromaschine gleich dem Produkt i * n _rot in dem Feldschwächebereich der jeweiligen Elektromaschine liegt, und, gegebenenfalls, den jeweiligen Soll-Schlupf η ₀ der jeweiligen Anbindungskomponente auf einen Wert des Wertebereichs festzulegen, bei welchem für die Rotordrehzahl n _EM gilt: n _EM = i * n _rot * (1 - η ₀ ) und n _EM < i*n _rot . Ein Betrieb der Elektromaschine in ihrem Feldschwächebereich kann auf diese Weise vermieden oder in seinen Auswirkungen abgeschwächt werden.

Beispielsweise kann die zumindest eine Anbindungskomponente jeweils eine Kupplung umfassen. Die zumindest eine Anbindungskomponente ist somit vergleichsweise kostengünstig ausbildbar.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Antriebs- und Abbremssystems umfasst die zumindest eine Anbindungskomponente jeweils ein Planetengetriebe mit einer in Serie zum Planetengetriebe angeordneten Bremse. Auch die hier beschriebene Anbindungskomponente ist somit vergleichsweise kostengünstig herstellbar.

Bevorzugter Weise ist während eines Antriebsmodus des Antriebs- und Abbremssystems ein Antriebsmoment ungleich Null mittels der mindestens einen Elektromaschine auf die mindestens eine Fahrzeugachse und/oder das mindestens eine Rad bewirkbar, wobei mindestens einmal während des Antriebsmodus der mindestens eine Schlupf der zumindest einen Anbindungskomponente innerhalb des Wertebereichs von mindestens zwei Werten größer-gleich 0 und kleiner-gleich 1 variabel schaltbar ist, und wobei die Ansteuereinrichtung dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, mindestens einmal während des Antriebsmodus den mindestens einen Soll-Schlupf der zumindest einen Anbindungskomponente auf einen Wert des Wertebereichs festzulegen und den mindestens einen Schlupf der zumindest einen Anbindungskomponente entsprechend dem jeweils festgelegten Soll-Schlupf zu schalten. Somit kann die hier beschriebene Ausführungsform des Antriebs- und Abbremssystems auch vorteilhaft zum Antreiben der mindestens einen Fahrzeugachse und/oder des mindestens einen Rads eingesetzt werden.

Vorzugsweise ist die Ansteuereinrichtung dazu ausgelegt und/oder programmiert, während des Antriebsmodus den mindestens einen Soll-Schlupf immer auf einen Minimalwert des Wertebereichs festzulegen. Somit geht kaum eine von der mindestens einen Elektromaschine zum Antreiben der mindestens einen Fahrzeugachse und/oder des mindestens einen Rads aufgebrachte Energie verloren.

Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einem Ausführen eines korrespondierenden Verfahrens zum Abbremsen eines Fahrzeugs gewährleistet. Ebenso sind die oben beschriebenen Vorteile realisierbar durch Ausführen eines entsprechenden Verfahrens zum Antreiben und Abbremsen eines Fahrzeugs. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Verfahren gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen des Antriebs- und Abbremssystems weitergebildet werden können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Antriebsund Abbremsstrangs eines Fahrzeugs; Fig. 2a und 2b eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Antriebs- und Abbremssystems und ein Koordinatensystem zum Erläutern von deren Funktionsweise;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Antriebs- und Abbremssystems;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Antriebs- und Abbremssystems;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des Antriebs- und Abbremssystems;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform des Antriebs- und Abbremssystems;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform des Antriebs- und Abbremssystems;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform des Antriebs- und Abbremssystems; und

Fig. 9 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des

Verfahrens zum Abbremsen eines Fahrzeugs.

Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 2a und 2b zeigen eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Antriebs- und Abbremssystems und ein Koordinatensystem zum Erläutern von deren Funktionsweise.

Das in Fig. 2a schematisch dargestellte Antriebs- und Abbremssystem ist an einem Fahrzeug/Kraftfahrzeug montierbar/montiert, wobei eine Verwendbarkeit des Antriebs- und Abbremssystems auf keinen speziellen Fahrzeugtyp/Kraftfahrzeugtyp beschränkt ist. Insbesondere kann das Antriebsund Abbremssystem für eine beliebige Anzahl von Fahrzeugachsen 20 und/oder Rädern 22 des jeweiligen Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die in Fig. 2a bildhaft wiedergegebene

Ausbildung des Fahrzeugs als Kraftfahrzeug nur beispielhaft zu interpretieren ist.

Das in Fig. 2a bildlich wiedergegebene Antriebs- und Abbremssystem umfasst zumindest mindestens eine Elektromaschine 24, zumindest eine Anbindungskomponente 26a und 26b und eine Ansteuereinrichtung 28. Lediglich als optionale Weiterbildung weist das Antriebs- und Abbremssystem auch ein Getriebe 30 auf. Die mindestens eine Elektromaschine 24 ist zumindest mittels der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b derart an der mindestens einen Fahrzeugachse 20 des Fahrzeugs und/oder an dem mindestens einen Rad 22 des Fahrzeugs anbindbar/angebunden, dass während eines Bremsmodus des Antriebs- und Abbremssystems ein Bremsmoment MEM ungleich Null mittels der mindestens einen Elektromaschine 24 auf die mindestens eine Fahrzeugachse 20 und/oder das mindestens eine Rad 22 bewirkbar ist/bewirkt wird. Mittels des von der mindestens einen Elektromaschine 24 bewirkten Bremsmoments MEM kann eine Drehzahl n _rot einer aktuellen Drehbewegung der mindestens einen Fahrzeugachse 20 und/oder des mindestens einen Rads 22 reduziert werden, wodurch das Fahrzeug verlangsamt und evtl, in seinen Stillstand überführt wird. Während des Bremsmodus ist außerdem mindestens ein Schlupf q der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b innerhalb eines Wertebereichs von mindestens zwei Werten größer-gleich Null und kleiner-gleich 1 variabel schaltbar. Dazu ist die Ansteuereinrichtung 28 dazu ausgelegt und/oder programmiert, mindestens einmal während des Bremsmodus mindestens einen Soll-Schlupf η ₀ der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b auf einen Wert des Wertebereichs festzulegen und den mindestens einen Schlupf η der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b anschließend mittels mindestens eines Signals S entsprechend dem jeweils festgelegten Soll-Schlupf η ₀ zu schalten.

Im Verzögerungsfall ist ein auf die mindestens eine Fahrzeugachse 20 und/oder das mindestens eine Rad 22 wirkendes Gesamtbremsmoment M _total das von der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b übertragene Moment, wobei kinetische Energie der mindestens einen Fahrzeugachse 20 und/oder des mindestens einen Rads 22 in der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b dissipiert werden kann. Man kann dies auch als eine serielle Anordnung der mindestens einen Elektromaschine 24 und der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b bezeichnen. Die Möglichkeit der Energiedissipation in der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b kann somit zur Bereitstellung zusätzlicher Bremsleistung genutzt werden, sodass gilt: M _total M _EM (i*n _rot )

Außerdem ergibt sich eine Rotordrehzahl n _EM eines Rotors der jeweiligen Elektromaschine 24 als Funktion der Drehzahl n _rot der mindestens einen Fahrzeugachse 20 und/oder des mindestens einen Rads 22 und des Schlupfes q der jeweiligen Anbindungskomponente 26a oder 26b gemäß Gleichung (Gl. 3) mit:

(Gl. 3) n _EM = i * n _rot * (1- η), wobei i eine Getriebeübersetzung des Getriebes 30 ist.

Während des Bremsmodus kann somit die Rotordrehzal n _EM des Rotors der jeweiligen Elektromaschine 24 unabhängig von der Drehzahl n _rot der mindestens einen Fahrzeugachse 20 und/oder des mindestens einen Rads 22 eingestellt werden. Damit kann die jeweilige Elektromaschine 24 im Bremsmodus stets bei einer zum Verlangsamen/Abbremsen der Drehbewegung der mindestens einen Fahrzeugachse 20 und/oder des mindestens einen Rads 22 optimalen Rotordrehzanh _E l _M betrieben werden, wodurch ungünstige Bereiche ihres Kennfeldes, insbesondere bei hohen oder niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten, vermieden werden können. Insbesondere kann im Bremsmodus der mindestens eine Schlupf q deutlich größer Null gewählt werden, wodurch das auf die mindestens eine Fahrzeugachse 20 und/oder das mindestens eine Rad 22 wirkende Gesamtbremsmoment M _total , im Vergleich zum bei dieser Drehzahl n _rot erreichbaren Bremsmoment M _EM (i*n _rot ) der Elektromaschine 24, steigerbar ist.

Die Ansteuereinrichtung 28 kann beispielsweise dazu ausgelegt und/oder programmiert sein, mindestens einmal während des Bremsmodus den mindestens einen Soll-Schlupf η ₀ der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b zumindest unter Berücksichtigung eines angeforderten Soll- Bremsmoments Mo, der bereitgestellten oder geschätzten Drehzahl n _rot der Drehbewegung der mindestens einen Fahrzeugachse 20 und/oder des mindestens einen Rads 22 und/oder eines auf einer Speichereinheit 28a der Ansteuereinrichtung 28 abgespeicherten Feldschwächebereichs A der jeweiligen Elektromaschine 24 auf einen Wert des Wertebereichs festzulegen. Das auf die mindestens eine Fahrzeugachse 20 und/oder das mindestens eine Rad 22 zu bewirkende Soll-Bremsmoment Mo kann von einem Fahrer des Fahrzeugs und/oder einer Geschwindigkeitssteuerautomatik des Fahrzeugs angefordert sein. Das hier beschriebene Antriebs- und Abbremssystem kann somit auch zum fahrerassistierten oder autonomen Fahren des Fahrzeugs eingesetzt werden. Die Drehzahl n _rot der Drehbewegung der mindestens einen Fahrzeugachse 20 und/oder des mindestens einen Rads 22 kann von der Ansteuereinrichtung 28 aufgrund eines auf ihrer Speichereinheit 28a hinterlegten Modells, insbesondere unter Berücksichtigung einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs, geschätzt sein. Ebenso kann die Drehzahl n _rot von mindestens einem Sensor, wie insbesondere einem Drehzahlfühler, gemessen und an die Ansteuereinrichtung 28 bereitgestellt sein. Die Ansteuereinrichtung 28 kann somit den mindestens einen Soll-Schlupf η ₀ so festlegen, dass die mindestens eine Elektromaschine 24 bei einer in Hinblick auf das Soll-Bremsmoment Mo, die Drehzahl n _rot und/oder den Feldschwächebereich A der mindestens einen Elektromaschine 24 optimalen Rotordrehzahl n _EM betrieben wird. Insbesondere kann die Ansteuereinrichtung 28 den mindestens einen Soll-Schlupf η ₀ derart festlegen, dass ein über die zumindest eine Anbindungskomponente 26a und 26b auf die mindestens eine Fahrzeugachse 20 und/oder das mindestens eine Rad 22 übertragenes Gesamtbremsmoment M _total gleich dem angeforderten Soll- Bremsmoment Mo ist.

Fig. 2b zeigt ein Koordinatensystem zum Erläutern der Funktionsweise des Antriebs- und Abbremssystems der Fig. 2a, wobei eine Abszisse des Koordinatensystems die Rotordrehzahl n _EM des Rotors der jeweiligen Elektromaschine 24 anzeigt und die Ordinate des Koordinatensystems das über die zumindest eine Anbindungskomponente 26a und 26b auf die mindestens eine Fahrzeugachse 20 und/oder das mindestens eine Rad 22 übertragene Gesamtbremsmoment M _total wiedergibt.

Wie in dem Koordinatensystem der Fig. 2b erkennbar ist, ist die Ansteuereinrichtung 28 dazu ausgelegt und/oder programmiert, mindestens einmal während des Bremsmodus ein Produkt i * n _rot aus der auf der Speichereinheit 28a der Ansteuereinrichtung 28 abgespeicherten Getriebeübersetzung i und der Drehzahl n _rot der Drehbewegung der mindestens einen Fahrzeugachse 20 und/oder des mindestens einen Rads 22 zu bestimmen. Anschließend ist die Ansteuereinrichtung 28 dazu ausgelegt/programmiert, zu ermitteln, ob eine Rotordrehzahl n _EM des Rotors der jeweiligen Elektromaschine 24 gleich dem Produkt i * n _rot in dem Feldschwächebereich A der jeweiligen Elektromaschine 24 liegt. Sofern die Ansteuereinrichtung 28 erkennt, dass das Produkt i * n _rot , bzw. eine entsprechende Rotordrehzahl n _EM , in dem Feldschwächebereich A der jeweiligen Elektromaschine 24 liegt, ist die Ansteuereinrichtung 28 dazu ausgelegt und/oder programmiert, den mindestens einen Soll-Schlupf η ₀ der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b auf einen Wert des Wertebereichs festzulegen, bei welchem die gemäß der Gleichung (Gl. 3) definierte Rotordrehzahl n _EM kleiner als die Drehzahl n _rot der Drehbewegung der mindestens einen Fahrzeugachse 20 und/oder des mindestens einen Rads 22 ist.

In dem Beispiel der Fig. 2b liegt das Produkt i * n _rot der Getriebeübersetzung i und der Drehzahl n _rot tatsächlich in dem Feldschwächebereich A der jeweiligen Elektromaschine 24. Deshalb legt die Ansteuereinrichtung 28 den mindestens einen Soll-Schlupf η ₀ der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b auf einen Wert innerhalb des Wertebereichs fest, in welchem die jeweilige Elektromaschine 24 mit einer Rotordrehzahl n _EM kleiner als der Drehzahl n _rot so betrieben wird, dass das über die zumindest eine Anbindungskomponente 26a und 26b auf die mindestens eine Fahrzeugachse 20 und/oder das mindestens eine Rad 22 übertragene Gesamtbremsmoment M _total gleich dem angeforderten Soll-Bremsmoment Mo ist.

Durch die serielle Anordnung der mindestens einen Elektromaschine 24 und der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b und der mittels der Ansteuereinrichtung 28 ausführbaren Betriebsstrategie kann die mindestens eine Elektromaschine 24 somit im Bremsmodus an ihrem optimalen Betriebspunkt eingesetzt werden, wobei herkömmliche Nachteile des Feldschwächebereichs A umgangen oder in ihren Auswirkungen reduziert werden können. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die über die zumindest eine Anbindungskomponente 26a und 26b auf die mindestens eine Fahrzeugachse 20 und/oder das mindestens eine Rad 22 übertragene Bremsleistung ausreichend ist, um das angeforderte Soll-Bremsmoment Mo bei jeder beliebigen Drehzahl n _rot zu bewirken. Insbesondere kann dazu ausgenutzt werden, dass durch Reibung in der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b kinetische Energie der mindestens einen Fahrzeugachse 20 und/oder des mindestens einen Rads 22 zusätzlich dissipiert werden kann. Des Weiteren ermöglicht die hier beschriebene Betriebsstrategie eine optimale Abstimmung der mindestens einen Elektromaschine 24 und der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b aufeinander, um einen möglichst hohen Anteil des auf die mindestens eine Fahrzeugachse 20 und/oder das mindestens eine Rad 22 bewirkten Gesamtbremsmoments M _total durch regeneratives Bremsen unter Umwandlung von kinetischer Energie in abspeicherbare elektrische Energie zu ermöglichen. Selbst wenn die mindestens eine Elektromaschine 24 kaum/nicht mehr zum Abbremsen eines Fahrzeugs genutzt werden kann, kann das angeforderte Soll- Bremsmoment Mo häufig noch mittels der Energiedissipation durch die zumindest eine Anbindungskomponente 26a und 26b bewirkt werden, während die mindestens eine Elektromaschine 24 steht oder mit einer sehr geringen Rotordrehzahl n _EM betrieben wird. Außerdem kann bei einer vergleichsweise niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs die mindestens eine Elektromaschine 24 bei einer höheren Rotordrehzahl n _EM betrieben werden, als es bei dem herkömmlichen Antriebs- und Abbremsstrang der Fig. 1 möglich wäre. Auch in diesem Fall können ungünstige Bereiche des Kennfeldes der Rotordrehzahl n _EM der mindestens einen Elektromaschine 24 vermieden werden.

Das Antrieb- und Abbremssystem kann auch vorteilhaft zum Antreiben der mindestens einen Fahrzeugachse 20 und/oder des mindestens einen Rads 22 eingesetzt werden, indem während eines Antriebsmodus des Antriebs- und Abbremssystems ein Antriebsmoment ungleich Null mittels der mindestens einen Elektromaschine 24 auf die mindestens eine Fahrzeugachse 20 und/oder das mindestens eine Rad 22 bewirkt wird. Vorzugsweise ist mindestens einmal während des Antriebsmodus der mindestens eine Schlupf q der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b innerhalb des Wertebereichs von mindestens zwei Werten größer-gleich 0 und kleiner-gleich 1 variabel schaltbar, wobei die Ansteuereinrichtung 28 dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, mindestens einmal während des Antriebsmodus den mindestens einen Soll- Schlupf η ₀ der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b auf einen Wert des Wertebereichs festzulegen und den mindestens einen Schlupf q der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b entsprechend dem jeweils festgelegten Soll-Schlupf η ₀ zu schalten. Bevorzugter Weise ist die Ansteuereinrichtung 28 dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, während des Antriebsmodus den mindestens einen Soll-Schlupf η ₀ immer auf einen Minimalwert des Wertebereichs festzulegen. Dies verhindert, dass zum Antreiben der Drehbewegung der mindestens einen Fahrzeugachse 20 und/oder des mindestens einen Rads 22 von der mindestens einen Elektromaschine 24 aufgebrachte kinetische Energie durch Reibung in der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b dissipiert wird. Sofern der Minimalwert des Wertebereichs (nahezu) gleich Null ist, treten in diesem Fall während des Antreibens der Drehbewegung der mindestens einen Fahrzeugachse 20 und/oder des mindestens einen Rads 22 keinerlei Reibungsverluste in der zumindest einen Anbindungskomponente 26a und 26b auf.

Die in Fig. 2a bildlich wiedergegebene Ausführungsform ist eine "achszentrale" Ausführungsform des Antriebs- und Abbremssystems. Sie weist deshalb nur eine einzige Elektromaschine 24 auf. Erkennbar ist, dass die Elektromaschine 24 über das Getriebe 30 und eine erste Anbindungskomponente 26a an einer Fahrzeugachse 20 mit genau einem Rad 22 angebunden ist. Eine zweite Anbindungskomponente 26b ist zwischen dem Getriebe 30 und einer weiteren Fahrzeugachse 20 mit einem einzigen Rad 22 angeordnet. Die erste Anbindungskomponente 26a und/oder die zweite Anbindungskomponente 26b können beispielsweise je eine Kupplung umfassen/sein.

Sowohl ein erster Schlupf q der ersten Anbindungskomponente 26a als auch ein zweiter Schlupf der zweiten Anbindungskomponente 26b kann mittels der Ansteuereinrichtung 28 eingestellt werden, wobei unterschiedliche Werte für die Schlupfe q der Anbindungskomponenten 26a und 26b einstellbar sind. Auf diese Weise ist eine radindividuelle Bremsmomentverteilung möglich, welche beispielsweise zur ESP- Regelung (Fahrdynamik- Regelung, Electronic Stability Control), zur ABS- Regelung (Antiblockiersystem-Regelung) oder zur TCS- Regelung (Antriebschluf- Regelung, Traction Control System) genutzt werden kann. Da bereits mittels der Anbindungskomponenten 26a und 26b unterschiedliche Drehzahlwerte realisiert werden können, beispielsweise zum Ausführen einer Torque-Vectoring-Funktion während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs, ist eine Verwendung eines Differentialgetriebes als Getriebe 30 des Antriebs- und Abbremssystems unnötig.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Antriebs- und Abbremssystems.

Bei dem Antriebs- und Abbremssystem der Fig. 3 ist die (einzige)

Anbindungskomponente 26c zwischen der Elektromaschine 24 und einem Differentialgetriebe 32 angeordnet, wobei die Elektromaschine 24 über die Anbindungskomponente 26c und das Differentialgetriebe 32 an einer Fahrzeugachse 20 mit zwei Rädern 22 angebunden ist. Die Anbindungskomponente 26c kann z.B. eine Kupplung sein/umfassen. Da die Anbindungskomponente 26c auf einer Hochdrehzahlseite des Differentialgetriebes 32 liegt, sind kleinere Aktorkräfte zur Realisierung ihrer zu bewirkenden Leistung ausreichend. Das Antriebs- und Abbremssystem der Fig. 3 ist damit eine kostengünstige Ausführungsform mit einem hohen Integrationsgrad, welcher sich insbesondere für niederdynamische Fahrzeuge, vor allem auf ihrer Hinterachse, gut eignet.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des Antriebs- und Abbremssystems der Fig. 3 und ihrer Vorteile wird auf die zuvor beschriebene Ausführungsform der Fig. 2a und 2b verwiesen.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Antriebs- und Abbremssystems.

Das Antriebs- und Abbremssystem der Fig. 4 hat eine erste Anbindungskomponente 26a, über welche das Getriebe 30 an einer Fahrzeugachse 20 mit genau einem Rad 22 angebunden ist. Eine zweite Anbindungskomponente 26b ist zwischen dem Getriebe 30 und einer weiteren Fahrzeugachse 20 mit einem einzigen Rad 22 angeordnet. Das Antriebs- und Abbremssystem nutzt die erste Anbindungskomponente 26a und die zweite Anbindungskomponente 26b ausschließlich zum Erzeugen von Differentialmomenten, beispielsweise zur ESP- Regelung, zur ABS- Regelung oder zur TCS-Regelung. Das Antriebs- und Abbremssystem weist noch eine dritte Anbindungskomponente 26c zwischen der Elektromaschine 24 und dem Getriebe 30 auf, welche zur Realisierung hoher Leistung bei gleichzeitig geringen Aktorkräften eingesetzt wird. Die erste Anbindungskomponente 26a, die zweite Anbindungskomponente 26b und/oder die dritte Anbindungskomponente 26c können jeweils eine Kupplung sein.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des Antriebs- und Abbremssystems der Fig. 4 und ihrer Vorteile wird auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Fig. 2a, 2b und 3 verwiesen. Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des Antriebs- und Abbremssystems.

Das Antriebs- und Abbremssystem der Fig. 5 weist als Ergänzung zu der Ausführungsform der Fig. 3 noch ein Torque-Vectoring-Differenzial 34 (Torque Vectoring Differential) auf, überweiches das Getriebe 30 an einer Fahrzeugachse 20 mit zwei Rädern 22 angebunden ist. Mittels des Torque-Vectoring- Differenzials 34 sind (trotz eines Verzichts auf ein konventionelles Differenzialgetriebe für das Getriebe 30) Differentialmomente, beispielsweise zur ESP- Regelung, zur ABS- Regelung oder zur TCS-Regelung, möglich.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des Antriebs- und Abbremssystems der Fig. 5 und ihrer Vorteile wird auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Fig. 2a, 2b und 3 verwiesen.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform des Antriebs- und Abbremssystems.

Das Antriebs- und Abbremssystem der Fig. 6 ist aufgrund seiner Ausstattung mit einer ersten Elektromaschine 24a und einer zweiten Elektromaschine 24b zum radindividuellen Antrieb zweier Räder 22, welche auf je einer Fahrzeugachse 20 angeordnet sind, geeignet. Die erste Elektromaschine 24a ist über ein erstes Getriebe 30a an einer ersten Fahrzeugachse 20 mit genau dem einen Rad 22 angebunden, wobei eine erste Anbindungskomponente 26a zwischen dem ersten Getriebe 30a und der jeweiligen Fahrzeugachse 20 angeordnet ist. Entsprechend ist die zweite Elektromaschine 24b über ein zweites Getriebe 30b an einer zweiten Fahrzeugachse 20 mit genau dem einen Rad 22 angebunden, wobei eine zweite Anbindungskomponente 26b zwischen dem zweiten Getriebe 30b und der jeweiligen Fahrzeugachse 20 angeordnet ist. Die erste Anbindungskomponente 26a und/oder die zweite Anbindungskomponente 26b können jeweils eine Kupplung sein. Auch mittels des Antriebs- und Abbremssystem der Fig. 6 ist eine radindividuelle Verteilung von Bremsmomenten, beispielsweise zur ESP- Regelung, zur ABS- Regelung oder zur TCS-Regelung, möglich. Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des Antriebs- und Abbremssystems der Fig. 6 und ihrer Vorteile wird auf die zuvor beschriebene Ausführungsform der Fig. 2a und 2b verwiesen.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform des Antriebs- und Abbremssystems.

Das Antriebs- und Abbremssystem der Fig. 7 unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 6 lediglich darin, dass die erste Anbindungskomponente 26a zwischen der ersten Elektromaschine 24a und dem ersten Getriebe 30a angeordnet ist und die zweite Anbindungskomponente 26b zwischen der zweiten Elektromaschine 24b und dem zweiten Getriebe 30b angeordnet ist. Die erste Anbindungskomponente 26a und die zweite Anbindungskomponente 26b liegen somit auf einer Hochdrehzahlseite des benachbarten Getriebes 30.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des Antriebs- und Abbremssystems der Fig. 7 und ihrer Vorteile wird auf die Ausführungsformen der Fig. 2a, 2b, 3 und 6 verwiesen.

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform des Antriebs- und Abbremssystems.

In dem Beispiel der Fig. 8 umfasst die Anbindungskomponente 26 ein Planetengetriebe 36 mit einer in Serie zum Planetengetriebe 36 angeordneten Bremse 38. Die (einzige) Elektromaschine 24 treibt ein Sonnenrad 36a des Planetengetriebes 36, während ein Abtrieb mit dem Rad 22 über das Hohlrad 36b des Planetengetriebes 36 erfolgt.

Wenn die Bremse 38 geschlossen ist, steht ein Planetenträger 36c des Planetengetriebes 36 fest, sodass es sich um ein "gewöhnliches Planetengetriebe mit Übersetzung zu niedrigeren Drehzahlen" handelt. Das bei geschlossener Bremse 38 vorliegende Planetengetriebe 36 kann somit vorteilhaft im Antriebsmodus zum Antreiben des Rads 22 verwendet werden. Im Bremsmodus kann das bei geschlossener Bremse 38 vorliegende Planetengetriebe 36 außerdem vorteilhaft zum generatorischen Bremsen des Rads 22 eingesetzt werden. Ist die Bremse 38 teilweise geöffnet ist, so ist eine Drehung des Planetenträgers 36c möglich. Durch teilweises Öffnen der Bremse 38 ist somit die feste kinematische Kopplung zwischen dem Rad 22 und der Elektromaschine 24 aufhebbar. Eine Drehung des Planetenträgers 36c bewirkt, dass die Rotordrehzahl n _EM des Rotors der Elektromaschine 24 unter die Drehzahl i*n _rot des Rads 22 abgesenkt wird. Außerdem wird durch Drehung des Planetenträgers 36c in der angeschlossenen Bremse 38 kinetische Energie dissipiert.

Sobald im Bremsmodus die Leistung der Elektromaschine 24 zum generatorischen Bremsen des Rads 22 nicht mehr ausreicht, kann die Ansteuereinrichtung 28 die Bremse 38 teilweise öffnen, um eine Drehung des Planetenträgers 36c zu ermöglichen. Auf diese Weise kann kinetische Energie des Rads 22 durch ein zusätzlich mittels des Planetengetriebes 36 bewirktes Bremsmoment dissipiert werden. Auf diese Weise ist sicherstellbar, dass das Rad 22 weiterhin verlässlich abgebremst wird, obwohl die Leistung der Elektromaschine 24 zum generatorischen Bremsen des Rads 22 nicht mehr ausreicht. Durch die mittels der Drehung des Planetenträgers 36c zusätzlich bewirkte Reduzierung der Rotordrehzahl n _EM der Elektromaschine 24 kann die Elektromaschine 24 außerdem außerhalb ihres Feldschwächebereichs A betrieben werden. Durch vollständiges Öffnen der Bremse 38 kann auch ein Leerlauf der Elektromaschine 24 ausgelöst werden.

Die Bremse 38 kann zu relativ geringen Herstellungskosten produziert werden. Die sehr kompakte Anordnung des Antriebs- und Abbremssystems der Fig. 8 ermöglicht außerdem eine Radintegration des Antriebs- und Abbremssystems. Vorzugsweise ist die Bremse 38 derart ausgebildet, dass sie durch Aktuierung geöffnet wird, andernfalls jedoch geschlossen vorliegt. Dies ist beispielsweise durch eine Federvorspannung bei einer Ausbildung der Bremse 38 als Federkraftbremse möglich.

Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des Antriebs- und Abbremssystems der Fig. 8 und ihrer Vorteile wird auf die oben beschriebenen Ausführungsformen verwiesen. Als Weiterbildung kann anstatt des Rads 22 auch ein Differentialgetriebe 32 an das Hohlrad 36b angeschlossen sein, welches das Antriebs- oder Bremsmoment der Elektromaschine 24 auf mehrere angetriebene Räder 22 verteilt. Das Antriebs- und Abbremssystem ist somit auch als Zentralantrieb mit serieller Bremse 38 realisierbar.

Alle oben beschriebenen Antriebs- und Abbremssysteme können auch noch eine zusätzliche Parkbremsfunktion ausführen, indem durch Sperren ihres Getriebes 30, Differenzgetriebes 32 oder Planetengetriebes 36 die zumindest eine Anbindungskomponente 26, 26a, 26b, 26c als Parksperre eingesetzt wird. Die auf diese Weise bewirkte Parkbremsfunktion kann außerdem beim Bremsen in langsamer Fahrt oder zum Bremsen bis zum Stillstand eingesetzt werden. Zusätzlich können die Sicherheitsanforderungen an eine Parksperre gegen ungewolltes Blockieren entschärft werden, da in diesem Fall das Getriebe 30, Differenzgetriebe 32 oder Planetengetriebe 36 von den Rädern 22 entkoppelt werden könnte.

Fig. 9 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Abbremsen eines Fahrzeugs.

Eine Ausführbarkeit des im Weiteren beschriebenen Verfahrens ist auf keinen speziellen Fahrzeugtyp/Kraftfahrzeugtyp des abgebremsten (und evtl, auch angetriebenen) Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs beschränkt.

In einem Verfahrensschritt S1 wird mindestens eine Elektromaschine, welche zumindest mittels zumindest einer Anbindungskomponente an mindestens einer Fahrzeugachse des Fahrzeugs und/oder mindestens einem Rad des Fahrzeugs angebunden ist, während eines Bremsmodus derart betrieben, dass ein Bremsmoment ungleich Null mittels der mindestens einen Elektromaschine auf die mindestens eine Fahrzeugachse und/oder das mindestens eine Rad bewirkt wird. Mindestens einmal während des Bremsmodus wird auch ein Verfahrensschritt S2 ausgeführt. In dem Verfahrensschritt S2 wird mindestens ein Soll-Schlupf der zumindest einen Anbindungskomponente, deren Schlupf während des Bremsmodus innerhalb eines Wertebereichs von mindestens zwei Werten größer-gleich 0 und kleiner-gleich 1 variabel schaltbar ist, auf einen Wert des Wertebereichs festgelegt. Anschließend wird der mindestens eine Schlupf der zumindest einen Anbindungskomponente entsprechend dem jeweils festgelegten Soll-Schlupf geschaltet. Damit bewirkt auch das hier beschriebene Verfahren die oben erläuterten Vorteile.

Optionaler Weise kann das Verfahrens mittels der Verfahrensschritte S3 und S4 auch zum Verfahren zum Antreiben und Abbremsen eines Fahrzeugs weitergebildet werden. In dem Verfahrensschritt S3 wird die mindestens eine Elektromaschine während eines Antriebsmodus derart betrieben, dass ein Antriebsmoment ungleich Null mittels der mindestens einen Elektromaschine auf die mindestens eine Fahrzeugachse und/oder das mindestens eine Rad bewirkt wird. Mindestens einmal während des Antriebsmodus wird auch der Verfahrensschritt S4 ausgeführt. Als Verfahrensschritt S4 wird der mindestens eine Soll-Schlupf der zumindest einen Anbindungskomponente, deren Schlupf während des Antriebsmodus innerhalb des Wertebereichs von mindestens zwei Werten größer-gleich 0 und kleiner-gleich 1 variabel schaltbar ist, auf einen Wert des Wertebereichs festgelegt und danach der mindestens eine Schlupf der zumindest einen Anbindungskomponente entsprechend dem jeweils festgelegten Soll-Schlupf geschaltet.