Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Aus der DE102018116586 A1 ist ein Hybridantriebsstrang bekannt, bei welchem die Hinterachse mittels einer ersten Antriebsmaschine über ein schaltbares Getriebe antreibbar ist.

Bei einem Antriebsstrang mit insbesondere verbrennungsmotorisch antreibbarer Hinterachse für ein Kraftfahrzeug ist es aufgrund bestimmter Vorgaben, beispielsweise aufgrund der ISO 26262, Road vehicles - Functional safety, notwendig, dass bestimmte Bauteil vorgegebenen Sicherheitsstandards, insbesondere bezüglich der Funktionssicherheit (FuSi), genügen. Die Erfindung schlägt, einen Antriebsstrang vor, welcher auf einfache Weise vorgegebene Anforderungen erfüllt und einen effizient Fahrzeugantrieb ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang gemäß Patentanspruch 5 gelöst, zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Im Sinn der Erfindung ist unter einem Antriebsstrang mit einem schaltbaren Fahrzeuggetriebe, einer antreibbaren Hinterachse und wenigstens einer Antriebsmaschine ein Antriebsstrang für eine Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, zu verstehen, bei welchem wenigstens diese wenigstens eine Antriebsmaschine einzeln oder auch zusammen mit wenigstens einer weiteren Antriebsmaschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs an der Hinterachse herangezogen wird. Weiter wird die von der wenigstens einen Antriebsmaschine übertragene Antriebsleistung mittels eines schaltbaren Fahrzeuggetriebes an die Hinterachse übertragen, wobei dieses Fahrzeuggetriebe wenigstens eine schaltbare Getriebeübersetzung, sogenannter Gang, aufweist. Bei einem solchen Antriebsstrang ist demnach die Übertragung von Antriebskräften wenigstens mit einer Übersetzungsstufe ermöglicht, wobei diese Übersetzungsstufe durch das Getriebesteuergerät aktivierbar und somit von dem Getriebesteuergerät schaltbar ist. Im Sinne der Erfindung ist unter der aktivierten Übersetzungsstufe zu verstehen, dass die Antriebskräfte mit dieser Übersetzung/Übersetzungsstufe von dem Fahrzeuggetriebe übertragbar sind. Anders gewendet, ist diese wenigstens eine Übersetzungsstufe nicht aktiviert, ist die Übertragung von Antriebskräften mit diesem Fahrzeuggetriebe mit einer anderen Übersetzungsstufe ermöglicht oder das Fahrzeuggetriebe ist vorzugsweise in eine Neutralposition versetzt, so dass keine Übertragung von Antriebskräften mit dem Fahrzeuggetriebe ermöglicht ist.

Insbesondere kann der Antriebsstrang als sogenannter Hybridantriebsstrang (Verbrennungskraftmaschine und elektrische Antriebsmaschine) beziehungsweise als elektrischer Antriebsstrang mit wenigstens einer elektrischen Antriebsmaschine, sogenanntes„Battery Electric Vehicle“ (BEV) ausgebildet sein. Neben einer elektrischen beziehungsweise einer elektrischen Antriebsmaschine und einer Verbrennungskraftmaschine kann der vorgeschlagene Antriebstrang vorzugsweise noch weitere Antriebsmaschinen aufweisen.

Unter einer antreibbaren Kraftfahrzeugachse ist im Sinn der Erfindung eine Einrichtung zum Übertragen von Antriebskräften, welche von wenigstens einer der genannten Antriebsmaschinen bereitgestellt sind, auf eine Fahrbahnoberfläche sowie zum Übertragen von Spurführungskräften auf diese Fahrbahnoberfläche zu verstehen. Weiter ist die antreibbare Kraftfahrzeugachse als eine Hinterachse ausgebildet. Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug eine Hauptfahrtrichtung (Vorwärtsfahrtrichtung) auf und bezogen auf diese Hauptfahrtrichtung ist die antreibbare Kraftfahrzeugachse im Kraftfahrzeug hinten angeordnet. Neben dieser antreibbaren Kraftfahrzeugachse kann auch eine weitere antreibbare Kraftfahrzeugachse vorgesehen sein, sogenannter Allradantrieb oder das Kraftfahrzeug weist ausschließlich die vorgeschlagene antreibbare Kraftfahrzeugachse auf, sogenannter Hinterradantrieb.

Unter dem Fahrzeuggetriebe des Antriebsstrangs ist im Sinne der Erfindung ein Getriebe zum Übertragen von Antriebskräften, welche zu mindestens von einer der genannten Antriebsmaschinen, vorzugsweise von der Verbrennungskraftmaschine, bereitgestellt sind, und zum Bereitstellen von unterschiedlichen, vorzugsweise diskreten Übersetzungsverhältnissen, sogenannte Gänge, beim Übertragen dieser Antriebsleistung, zu verstehen. Vorzugsweise ist das Fahrzeuggetriebe, unabhängig von seiner Bauart, als wenigstens zeitweise oder dauerhaft automatisch beziehungsweise automatisiert schaltendes Fahrzeuggetriebe ausgebildet.

Weiter weist ein solches Fahrzeuggetriebe wenigstens eine, vorzugsweise eine Vielzahl, unterschiedlicher Übersetzungsstufen, sogenannte Gänge, zum Übertragen von Antriebskräften von der Verbrennungskraftmaschine zu der antreibbaren Kraftfahrzeugachse auf. Eine Neutralstellung des Fahrzeuggetriebes ist isb nicht als Gang oder Übersetzungsstufe im oben dargelegten Sinn zu verstehen, da in diesem oder in dieser keine Antriebskräfte mit dem Fahrzeuggetriebe übertragbar sind.

Eine Neutralstellung kann bei einem Fahrzeuggetriebe auch durch Abkoppelung der Antriebsmaschine dargestellt sein, insbesondere dann, wenn bei abgekoppelter Antriebsmaschine die Getriebeausgangswelle wenigstens nahezu frei drehbar ist.

Vorzugsweise ist das Fahrzeuggetriebe derart eingerichtet, dass dieses wenigstens eine Übersetzungsstufe aufweist und weiter vorzugsweise ist dieses Fahrzeuggetriebe zeitweise, insbesondere also in einem von mehreren Betriebsmodi, oder bevorzugt in sämtlichen Betriebsmodi und damit dauerhaft, von einem Getriebesteuergerät automatisch oder automatisiert schaltbar. Vorzugsweise ist diese eine Übersetzungsstufe als schaltbare Übersetzungsstufe zu verstehen, wobei das Fahrzeuggetriebe zwischen einem Neutralgang und der wenigstens einen Übersetzungsstufe beziehungsweise zwischen der wenigstens einen Übersetzungsstufe und wenigstens einer weiteren Übersetzungsstufe von dem Getriebesteuergerät schaltbar. Derartige Fahrzeuggetriebe sind, bezogen auf ihre Bauart, aus dem Stand der Technik insbesondere als Doppelkupplungsgetriebe, Automatikgetriebe, welche insbesondere als Planetenradgetriebe mit einem oder vorzugsweise mehreren Planetengetrieberadsätzen ausgebildet sind, oder als automatisiertes Schaltgetriebe, insbesondere Handschaltgetriebe, bekannt.

Weiter weist ein solches Fahrzeuggetriebe auch eine sogenannte Neutralposition auf, welche umgangssprachlich als Neutralgang oder als Neutralstellung des Fahrzeuggetriebes bezeichnet wird. In der Neutralposition des Fahrzeuggetriebes ist wenigstens eine Getriebeausgangswelle frei drehbar gegenüber dem Fahrzeuggetriebe, so dass mit dem Fahrzeuggetriebe keine Antriebskräfte übertragbar sind. Die Getriebeausgangswelle ist also insbesondere als eine Getriebewelle zu verstehen, mit welcher, soweit das Fahrzeuggetriebe Antriebskräfte, insbesondere von wenigstens einer der Antriebsmaschinen, überträgt, diese Antriebskräfte aus dem Fahrzeuggetriebe abgegeben werden.

Weiter ist zum Steuern der elektrischen Antriebsmaschine ein E-Motorsteuergerät vorgesehen, vorzugsweise ein sogenannter Inverter. Vorzugsweise ist die elektrische Antriebsmaschine mittels dieses E-Motorsteuergeräts wenigstens in einem Motorbetriebsmodus betreibbar, wobei die elektrische Antriebsmaschine in diesem Motorbetriebsmodus Antriebsleistung (Drehzahl, Drehmoment) abgibt. Weiter ist die elektrische Antriebsmaschine von dem E-Motorsteuergerät in einem Neutralmodus betreibbar, beziehungsweise in diesen versetzbar, wobei die elektrische Antriebsmaschine, beziehungsweise eine Abtriebswelle der elektrischen Antriebsmaschine, zum Abgeben von Antriebsleistung (Drehzahl, Drehmoment), insbesondere im Neutralmodus drehmomentenfrei drehbar ist.

Es ist vorgeschlagen, dass das E-Motorsteuergerät und das Getriebesteuergerät mit mindestens zwei zueinander vorzugsweise redundanten Steuerleitungen, welche zum Übertragen von Steuerbefehlen zwischen diesen beiden Steuergeräten eingerichtet sind, miteinander verbunden sind. Und weiter ist von dem E-Motorsteuergerät ein Steuerbefehl über wenigstens eine dieser beiden Steuerleitungen oder über beide, an das Getriebesteuergerät übertragbar, so dass das Getriebesteuergerät das Fahrzeuggetriebe in die Neutralposition schaltet.

Das E-Motorsteuergerät ist insbesondere zum Überwachen und Steuern der elektrischen Antriebsmaschine, insbesondere aber auch zum Überwachen des Fahrzeuggetriebes, eingerichtet. In vordefinierten Betriebsfällen kann über diese Überwachungsfunktion auf einen Fehler im Fahrzeuggetriebe geschlossen werden. Insbesondere beim Blockieren des Fahrzeuggetriebes oder bei einer hohen inneren Reibung im Fahrzeuggetriebe kann die Stromaufnahme am E-Motorsteuergerät einen Schwellenwert übersteigen. Insbesondere beim Erreichen oder Übersteigen eines solchen Schwellenwerts kann vom E-Motorsteuergerät das Getriebesteuergerät derart angesteuert werden, dass dieses das Fahrzeuggetriebe in seine Neutralposition versetzt. Insbesondere durch diese Überwachungsmöglichkeit und die ermöglichte Ansteuerung des Getriebesteuergeräts von dem E-Motorsteuergerät, kann das Fahrzeuggetriebe mittelbar von dem E-Motorsteuergerät in die Neutralposition geschalten werden und so ist eine redundante und damit besonders betriebssichere Ansteuerung des Antriebsstrangs ermöglicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang von dem Getriebesteuergerät ein Steuerbefehl über wenigstens eine dieser beiden Steuerleitungen, vorzugsweise über beide, an das E-Motorsteuergerät übertragbar. Insbesondere mittels dieses Steuerbefehls kann die elektrische Antriebsmaschine von dem Getriebesteuergerät über das E-Motorsteuergerät in den Neutralmodus versetzt werden. Anders gewendet ist damit die elektrische Antriebsmaschine mittelbar von dem Getriebesteuergerät in den Neutralmodus versetzbar. Weiter können von dem Getriebesteuergerät bestimmte Betriebsparameter überwacht werden, welche auf einen Fehler in oder an der elektrischen Antriebsmaschine schließen lassen und mit dem vorgeschlagenen Antriebsstrang ist eine redundante Ansteuerung des Antriebsstrangs ermöglicht und insbesondere dadurch ist ein besonders sicherer Betrieb desselben ermöglicht.

Weiter ist ein Verfahren zum Betrieb des Antriebsstrangs vorgeschlagen und damit ist auch ein mit dem nachfolgend erläuterten Verfahren betriebener Antriebsstrang vorgeschlagen.

Das Verfahren zum Betrieb des Antriebsstrangs weist insbesondere die

Verfahrensschritte,

- Ermitteln eines Getriebefehlers, insbesondere durch das E-Motorsteuergerät,

- Übermitteln des Getriebefehlers, insbesondere an das Getriebesteuergerät und

- Versetzen des Fahrzeuggetriebes, insbesondere durch das Getriebesteuergerät, in die Neutralposition

auf.

Vorzugsweise wird also der Getriebefehler durch das E-Motorsteuergerät und damit insbesondere zusätzlich zum Getriebesteuergerät, ermittelt, beziehungsweise laufen die zum Ermitteln eines Getriebefehlers notwendigen Verfahrensschritte bevorzugt auf dem E-Motorsteuergerät und/oder auf dem Getriebesteuergerät ab. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist demnach insbesondere eine redundante Überwachung des Fahrzeuggetriebes sowohl durch das Getriebesteuergerät, wie zusätzlich durch das E-Motorsteuergerät ermöglicht. Insbesondere durch eine redundante Überwachung einer Komponente wird die Betriebssicherheit erhöht.

Es sind dabei eine Vielzahl von potentiell möglichen Getriebefehlern und Verfahren zu deren Ermittlung bekannt, insbesondere können Drehmoment- / Drehzahlwerte an dem Fahrzeuggetriebe, Temperaturen und/oder Geräusche durch geeignete Sensoren aufgenommen und im E-Motorsteuergerät beziehungsweise im Getriebesteuergerät ausgewertet werden. Insbesondere durch eine solche Gestaltung des Antriebsstrangs wird das Fahrzeuggetriebe redundant von dem Getriebesteuergerät und dem E- Motorsteuergerät überwacht und durch die Verwendung zweier ohnehin vorhandener Steuergeräte werden einerseits ein sicherer und andererseits ein kostengünstiger Betrieb des Antriebsstrangs ermöglicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren zum Betrieb des Antriebsstrangs die Verfahrensschritte, Ermitteln eines elektrischen Antriebsmaschinenfehlers, insbesondere durch das Getriebesteuergerät, Übermitteln dieses Fehlers, insbesondere an das E-Motorsteuergerät, und Versetzten der elektrischen Antriebsmaschine in den Neutralmodus, insbesondere durch das E- Motorsteuergerät, auf.

Vorzugsweise wird also der elektrische Antriebsmaschinenfehler durch das Getriebesteuergerät zusätzlich oder alternativ zum E-Motorsteuergerät ermittelt, beziehungsweise laufen die zum Ermitteln eines elektrische Antriebsmaschinenfehlers notwendigen Verfahrensschritte bevorzugt auf dem E-Motorsteuergerät und/oder auf dem Getriebesteuergerät ab. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist demnach insbesondere eine redundante Überwachung der elektrischen Antriebsmaschine sowohl durch das Getriebesteuergerät wie zusätzlich durch das E-Motorsteuergerät ermöglicht. Insbesondere durch eine redundante Überwachung einer Komponente wird die Betriebssicherheit erhöht.

Es sind dabei eine Vielzahl von potentiell möglichen elektrischen Antriebsmaschinenfehlern und Verfahren zu deren Ermittlung bekannt, insbesondere können Drehmomentwerte an der elektrischen Antriebsmaschine, Temperaturen, Strom- beziehungsweise Spannungswerte und/oder Geräusche durch geeignete Sensoren überwacht werden. Insbesondere durch eine solche Gestaltung des Antriebsstrangs wird die elektrische Antriebsmaschine redundant von dem Getriebesteuergerät und dem E- Motorsteuergerät überwacht und durch die Verwendung zweier ohnehin vorhandener Steuergeräte werden einerseits ein sicherer und andererseits ein kostengünstiger Betrieb des Antriebsstrangs ermöglicht.

Weiter ist ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang gemäß der zuvor beschriebenen Bauart und vorzugsweise in der zuvor beschriebenen Betriebsweise vorgesehen.

Nachfolgend sind einzelne Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert, dabei zeigt:

Fig. 1 : eine erste Ausführungsform des vorgeschlagenen Antriebsstrangs als Hybridantriebsstrang,

Fig. 2: eine zweite Ausführungsform des vorgeschlagenen Antriebsstrangs als Hybridantriebsstrang.

Figur 1 zeigt einen transversal aufgebauten Antriebsstrang in Form eines Hybridantriebsstrangs mit einer angetriebenen Hinterachse 5 und einer lenkbaren Vorderachse 6 für ein Kraftfahrzeug. Bei einem transversal aufgebauten Hybridantriebsstrang ist die Verbrennungskraftmaschine 1 quer zur Vorwärtsfahrtrichtung 9 im Kraftfahrzeug angeordnet.

In Vorwärtsfahrtrichtung 9 befindet sich die antreibbare Hinterachse 5 im Kraftfahrzeug hinten und die lenkbare Vorderachse 6 vorne. An der Hinterachse 5 sind zwei antreibbare Räder 7 vorgesehen, welche zum Übertragen von Antriebskräften auf eine Fahrbahnoberfläche eingerichtet sind. An der Vorderachse sind zwei lenkbare Vorderräder 8 angeordnet, welche zum Übertragen von Lenkkräften eingerichtet sind.

Die von den antreibbaren Rädern 7 übertragenen Antriebskräfte werden von der Verbrennungskraftmaschine 1 und/oder von einer elektrischen Antriebsmaschine, wobei die elektrische Antriebsmaschine baulich in das Fahrzeuggetriebe 2 integriert ist, bereitgestellt. Zur Steuerung und zur Überwachung der elektrischen Antriebsmaschine ist das als Inverter ausgebildete E-Motorsteuergerät 3 vorgesehen. Zur Steuerung und zur Überwachung des Fahrzeuggetriebes 2 ist das Getriebesteuergerät 4 vorgesehen.

Die beiden Steuergeräte 3 und 4 sind über die zwei, insbesondere zueinander redundante, Steuerleitungen 10 und 11 miteinander verbunden.

Dabei folgt die Erfindung dem Grundprinzip: Verhinderung einer zu hohen Verzögerung an der Hinterachse 5 im Fehlerfall, wobei hier Fehler an der elektrischen Antriebsmaschine beziehungsweise am Fahrzeuggetriebe 2 angesprochen sind, durch redundante und gegenseitige Überwachung des Getriebesteuergeräts und des E- Motorsteuergeräts, also der Leistungselektronik / Inverter zur Steuerung der elektrischen Antriebsmaschine.

Grundsätzlich sind wenigstens zwei Fälle denkbar die zeigen wie vorteilhaft diese gegenseitige Überwachung der Steuergeräte (3, 4) wirkt. Fall 1 , es tritt ein Getriebefehler auf, welcher durch das E-Motorsteuergerät 3 detektiert wird. In diesem Fehlerfall (Getriebefehler) wird das Fahrzeuggetriebe 2 bzw. das Getriebesteuergerät 4 vorzugsweise stromlos geschalten und damit wird das Fahrzeuggetriebe 2 vorzugsweise in die Neutralposition geschalten. Insbesondere wird durch diese Steuerung also ein Getriebeausgangsdrehmoment, also ein auf die antreibbare Hinterachse 5 wirksames Drehmoment von dem Fahrzeuggetriebe 2, unter einen Schwellwert und vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen auf Null reduziert.

Fall 2, es tritt ein Fehler an der elektrischen Antriebsmaschine, sogenannter E- Maschinenantriebsfehler auf. In diesem Fehlerfall (E-Maschinenantriebsfehler) wird die das E-Motorsteuergerät, insbesondere als die Leistungselektronik bzw. der Inverter, vorzugsweise stromlos geschalten und damit wir ein von der elektrischen Antriebsmaschine abgegebenes Drehmoment, sogenanntes E-Maschinen- Drehmoment, unter einen Schwellwert und vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen auf Null reduziert.

Zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs in der vorgeschlagenen Art und Weise sind das E-Motorsteuergerät und das Getriebesteuergerät über eine Kommunikationsschnittstelle, welche die zwei Steuerleitungen 10 und 11 aufweist, miteinander verbunden. Bei der vorgeschlagenen Erfindung übernehmen das E-Motorsteuergerät und das Getriebesteuergerät ergänzende Funktionen zur gegenseitigen Überwachung der Sicherheitsfunktionen (Redundanz). Der in Figur 2 dargestellte Antriebsstrang ist in Form eines Hybridantriebsstrangs ausgebildet und unterscheidet sich in seinem Aufbau durch eine longitudinale Ausrichtung der Verbrennungskraftmaschine 1 zur Vorwärtsfahrtrichtung 9 von dem in Figur 1 dargestellten Hybridantriebsstrang. Funktional entsprechen die beiden Antriebsstränge (Figur 1 und Figur 2) einander.

Bezugszeichenliste: