Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ELECTRIC AXLE DRIVE TRAIN, CONTROL UNIT, AND COMPUTER PROGRAMME PRODUCT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/051856
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electric axle drive train (1) of a motor vehicle (15), said drive train comprising: an electric machine (2) having a rotor (4) which is mounted rotatably relative to a stator (3) and can be supplied with current by a control unit (50); a gear assembly (5) which is coupled to the rotor (4); and a first rotatably mounted output shaft (6) which is operatively connected to the gear assembly (5) in a torque-transmitting manner, wherein the output shaft (6) is connected in a torque-transmitting manner to a vehicle wheel (9) of the motor vehicle (15), wherein an actuatable rotation blocking device (7) is positioned between the rotor (4) and the vehicle wheel (9) in such a way that a rotation of the shafts lying in the torque flux can be blocked, and furthermore at least one rotational angle sensor (8) is positioned between the rotor (4) and the rotation blocking device (7) in such a way that it provides a signal, that represents the rotational angle position, to a shaft lying in said torque flux.

Inventors:
RIEDEL THOMAS (DE)
SCHIECK ROBERT (DE)
Application Number:
PCT/DE2022/100550
Publication Date:
April 06, 2023
Filing Date:
August 01, 2022
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
G01M13/027; B60L3/12; F16H57/01; G01M13/021
Foreign References:
DE102007010281B32008-10-30
DE102011119466A12013-05-29
EP2498076A12012-09-12
DE112019001422T52020-12-03
EP3734117A12020-11-04
DE102010048837A12012-04-19
Download PDF:
Claims:
Ansprüche Elektrischer Achsantriebsstrang (1 ) eines Kraftfahrzeugs (15) umfassend eine elektrische Maschine (2) mit einem relativ zu einem Stator (3) drehbar gelagerten Rotor (4), welche von einer Steuereinheit (50) bestrombar ist, sowie eine mit dem Rotor (4) gekoppelte Getriebeanordnung (5) sowie eine drehmomentübertragend mit der Getriebeanordnung (5) wirkverbundenen ersten, drehbar gelagerten Abtriebswelle (6), wobei die Abtriebswelle (6) drehmomentübertragend mit einem Fahrzeugrad (9) des Kraftfahrzeugs (15) verbunden ist, wobei zwischen dem Rotor (4) und dem Fahrzeugrad (9) eine aktuierbare Rotationsblockiereinrichtung (7) derart angeordnet ist, dass eine Rotation der im Momentenfluss liegenden Wellen sperrbar ist, wobei zwischen dem Rotor (4) und der Rotationsblockiereinrichtung (7) ferner wenigstens ein Drehwinkelsensor (8) derart angeordnet ist, dass er ein die Drehwinkelposition repräsentierendes Signal einer in diesem Momentfluss liegenden Welle bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (50) konfiguriert ist, einen mechanischen Verschleiß der im Momentenfluss zwischen dem Rotor (4) und der Rotationsblockiereinrichtung (7) liegenden, drehbaren Bauteile zu ermitteln, indem die Rotationsblockereinrichtung (7) die Rotation der im Momentenfluss zwischen dem Rotor (4) und der Rotationsblockiereinrichtung (7) liegenden Wellen sperrt, und nachfolgend die elektrische Maschine (2) mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert (13) ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor (4) anliegt, und anschließend die elektrische Maschine (2) mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert (14) ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor (4) anliegt, wobei in der Steuereinheit (50) während der Bestromung der elektrischen Maschine (2) die Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierende Signale des Drehwinkelsensors (8) erfasst und die entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist-Verschleißkennlinie (10) korreliert, und diese mit einer in der Steuereinheit (50) gespeicherten Soll- Verschleißkennlinie (11 ) verglichen wird, wobei bei einer Abweichung der Ist- Verschleißkennlinie (10) von der Soll-Verschleißkennlinie (11 ) ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal (51 ) von der Steuereinheit (50) erzeugt wird.

2. Achsantriebsstrang (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie (10) von der Soll- Verschleißkennlinie (11 ) innerhalb eines in der Steuereinheit (50) gespeicherten Drehwinkelpositionsintervalls (12) erfolgt.

3. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehwinkelpositionsintervall (12) einen Drehwinkelnullpunkt enthält.

4. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Abweichung repräsentierende Ausgangssignal (51 ) Informationen über den Grad der Abweichung, die Position und/oder Größe der Abweichung in den Verschleißkennlinien (10,11 ) beinhaltet.

5. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsblockiereinrichtung (7) eine Bremseinrichtung, insbesondere eine Radbremse ist. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (8) ein Absolutdrehwinkelsensor ist Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (8) ein Resolver einer permanenterregten Synchronmaschine ist. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (8) die Drehwinkellage des Rotors (4) bestimmt. Achsantriebsstrang (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stromstärkenschwellenwert (13) und der zweite Stromstärkenschwellenwert (14) jeweils die für die maximale Nennleistung der elektrischen Maschine (2) entsprechende Stromstärke repräsentiert. Steuereinheit (50) für einen elektrischen Achsantriebsstrang (1 ) eines Kraftfahrzeugs (15) , mit einem Prozessor (53) und einem Speicher (54), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (50) konfiguriert ist, einen mechanischen Verschleiß der im Momentenfluss zwischen einem Rotor (4) einer elektrischen Maschine (2) und einer Rotationsblockiereinrichtung (7) liegenden, drehbaren Bauteile zu ermitteln, indem die Steuereinheit (50) ein Steuersignal erzeugt, welches eine Aktuierung der Rotationsblockereinrichtung (7) bewirkt, so dass die Rotationsblockereinrichtung (7) die Rotation der im Momentenfluss zwischen dem Rotor (4) und der Rotationsblockiereinrichtung (7) liegenden Wellen sperrt, und die Steuereinheit (50) nachfolgend die elektrische Maschine (2) mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert (13) ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor (4) anliegt, und die Steuereinheit (50) anschließend die elektrische Maschine (2) mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert (14) ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor (4) anliegt, wobei in der Steuereinheit (50) während der Bestromung der elektrischen Maschine (2) die Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierenden Signale eines Drehwinkelsensors (8), welcher zwischen dem Rotor (4) und der Rotationsblockiereinrichtung (7) positioniert ist, erfasst, und die entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist-Verschleißkennlinie (10) korreliert, und diese mit einer in der Steuereinheit (50) gespeicherten Soll-Verschleißkennlinie (11 ) verglichen wird, wobei bei einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie (10) von der Soll-Verschleißkennlinie (11 ) ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal (51 ) von der Steuereinheit (50) erzeugt wird. Computerprogrammprodukt, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, oder Computer-Datensignal, verkörpert durch eine elektromagnetische Welle, mit einem Computerprogrammcode, der geeignet ist zur Durchführung eines Verfahrens umfassend die folgenden Schritte:

• Erzeugung eines Steuersignal, welches eine Aktuierung einer Rotationsblockereinrichtung (7) bewirkt, so dass die Rotationsblockereinrichtung (7) die Rotation von im Momentenfluss zwischen einem Rotor (4) und der Rotationsblockiereinrichtung (7) liegenden Wellen sperrt,

Bestromung der elektrischen Maschine (2) mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor (4) anliegt,

• Bestromung der elektrischen Maschine (2) mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor (4) anliegt,

• Erfassung der Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierende Signale eines Drehwinkelsensors (8), welcher zwischen dem Rotor (4) und der Rotationsblockiereinrichtung (7) positioniert ist, während der Bestromung der elektrischen Maschine (2),

• Korrelation der entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist-Verschleißkennlinie (10),

• und Vergleich dieser mit einer in der Steuereinheit (50) gespeicherten Soll-Verschleißkennlinie (11 ),

• wobei bei einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie (10) von der Soll- Verschleißkennlinie (11 ) ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal (51 ) erzeugt wird.

Description:
Elektrischer Achsantriebsstranq, Steuereinheit und Computerproqrammprodukt

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfassend eine elektrische Maschine mit einem relativ zu einem Stator drehbar gelagerten Rotor , welche von einer Steuereinheit bestrombar ist, sowie eine mit dem Rotor gekoppelte Getriebeanordnung sowie eine drehmomentübertragend mit der Getriebeanordnung wirkverbundenen ersten, drehbar gelagerten Abtriebswelle , wobei die Abtriebswelle drehmomentübertragend mit einem Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs verbunden ist, wobei zwischen dem Rotor und dem Fahrzeugrad eine aktuierbare Rotationsblockiereinrichtung derart angeordnet ist, dass eine Rotation der im Momentenfluss liegenden Wellen sperrbar ist, wobei zwischen dem Rotor und der Rotationsblockiereinrichtung ferner wenigstens ein Drehwinkelsensor derart angeordnet ist, dass er ein die Drehwinkelposition repräsentierendes Signal einer in diesem Momentfluss liegenden Welle bereitstellt. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuereinheit sowie ein Computerprogrammprodukt.

Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.

Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnraddifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2- Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibarer Antriebsstrang bezeichnet.

Aus der DE 10 2010 048 837 A1 ist eine derartige Antriebsvorrichtung mit wenigstens einem Elektromotor und mindestens einem mit einem Rotor des Elektromotors antreibbaren Planetendifferenzial bekannt, wobei das Planetendifferenzial wenigstens einen Planententräger, der mit einem Rotor des Elektromotors wirkverbunden ist, erste Planetenräder und zweite Planetenräder, die drehbar an dem Planetenträger gelagert sind, sowie ein erstes Sonnenrad und ein zweites Sonnenrad, von denen jedes jeweils mit einer Abtriebswelle des Planetendifferenzials wirkverbunden ist, aufweist. Dabei stehen die ersten Planetenräder mit dem ersten Sonnenrad im Zahneingriff und steht jedes der zweiten Planetenräder mit dem zweiten Sonnenrad sowie mit einem der ersten Planetenräder im Zahneingriff. Ferner sind die Sonnenräder koaxial einer Rotationsachse des Rotors angeordnet.

Wie in konventionellen Antriebskonzepten mit einem Verbrennungsmotor, unterliegt auch ein elektrisch betreibbarer Achsantriebsstrang einem mechanischen und/oder elektrischen Verschleiß. Es besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, fahrzeugspezifische Verschleißszenarien im Betrieb des Kraftfahrzeugs zu ermitteln und auszuwerten.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen elektrischen Achsantriebsstrang bereitzustellen, der eine Ermittlung und Auswertung fahrzeugspezifischer Verschleißszenarien im Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine/ein Elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfassend eine elektrische Maschine mit einem relativ zu einem Stator drehbar gelagerten Rotor , welche von einer Steuereinheit bestrombar ist, sowie eine mit dem Rotor gekoppelte Getriebeanordnung sowie eine drehmomentübertragend mit der Getriebeanordnung wirkverbundenen ersten, drehbar gelagerten Abtriebswelle , wobei die Abtriebswelle drehmomentübertragend mit einem Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs verbunden ist, wobei zwischen dem Rotor und dem Fahrzeugrad eine aktuierbare Rotationsblockiereinrichtung derart angeordnet ist, dass eine Rotation der im Momentenfluss liegenden Wellen sperrbar ist, wobei zwischen dem Rotor und der Rotationsblockiereinrichtung ferner wenigstens ein Drehwinkelsensor derart angeordnet ist, dass er ein die Drehwinkelposition repräsentierendes Signal einer in diesem Momentfluss liegenden Welle bereitstellt, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, einen mechanischen Verschleiß der im Momentenfluss zwischen dem Rotor und der Rotationsblockiereinrichtung liegenden, drehbaren Bauteile zu ermitteln, indem die Rotationsblockereinrichtung die Rotation der im Momentenfluss zwischen dem Rotor und der Rotationsblockiereinrichtung liegenden Wellen sperrt, und nachfolgend die elektrische Maschine mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor anliegt, und anschließend die elektrische Maschine mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor anliegt, wobei in der Steuereinheit während der Bestromung der elektrischen Maschine die Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierende Signale des Drehwinkelsensors erfasst und die entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist-Verschleißkennlinie korreliert, und diese mit einer in der Steuereinheit gespeicherten Soll-Verschleißkennlinie verglichen wird, wobei bei einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie von der Soll- Verschleißkennlinie ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal von der Steuereinheit erzeugt wird.

Hierdurch kann ein Achsantriebsstrang bereitgestellt werden, der im Betrieb den Verschleiß von mechanischen und Traktionsmoment übertragenden Bauteilen ermitteln kann und beispielsweise dem Fahrer oder Betreiber des Kraftfahrzeugs eine Abweichung von einem prognostizierten Verschleißszenario anzeigt. Auch der erfindungsgemäße Achsantriebsstrang wird ein mit zunehmender Lebensdauer einen stetig wachsenden Abrieb und damit verbundenes Spiel aufweisen, was auch bekannt ist als Verdrehspiel oder Backlash im Antriebsstrang. So kann beispielsweise der erfindungsgemäße Achsantriebsstrang zunächst in einen Betriebszustand versetzt werden, in dem eine Rotationsblockiereinrichtung, wie beispielsweise eine Radbremse oder Feststellbremse des Antriebsstrangs, in ihre Blockerstellung überführt ist. Dann erfolgt beispielsweise eine Ansteuerung der elektrischen Maschine so, dass eine definierte Belastung über einen Drehmomentaufbau der elektrischen Maschine zunächst vorwärts, dann rückwärts eingestellt wird. Hiernach kann dann eine Analyse des Drehwinkels des Rotors der elektrischen Maschine, beispielsweise über einen standardmäßigen Resolver bei PSM-Maschinen, erfolgen. Grundsätzlich wäre es natürlich auch möglich, einen separaten Drehwinkelsensor für den Rotor oder die Rotorwelle der elektrischen Maschine vorzusehen. Die eine Drehwinkelposition repräsentierende Signale des Drehwinkelsensors werden in der Steuereinheit erfasst und die entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist-Verschleißkennlinie korreliert. Diese Ist-Verschleißkennlinie wird dann mit einer in der Steuereinheit gespeicherten Soll-Verschleißkennlinie verglichen, wobei bei einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie von der Soll-Verschleißkennlinie ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal von der Steuereinheit erzeugt wird.

Die Korrelation der Ist-Verschleißkennlinie benötigt wenigstens zwei Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte. Aus diesen kann dann über eine Interpolation eine Funktion abgeleitet werden, die die Ist-Verschleißkennlinie definiert. Ergänzend oder alternativ ist es möglich, dass eine Vielzahl von diskreten Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerten ermittelt und als Stützstellen einer Ist- Verschleißkennline dienen.

Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.

Ein elektrischer Achsantriebsstrang, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, kann wenigstens eine elektrische Maschine und wenigstens eine Getriebeanordnung umfassen, wobei die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung bevorzugt eine bauliche Einheit bilden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass jeweils eine elektrische Maschine und eine Getriebeanordnung in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung der Getriebeanordnung gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.

Im Zusammenhang mit der Erfindung kann die elektrische Maschine als Radialoder Axialflussmaschine ausgebildet sein. Um einen axial besonders kompakt bauende Achsantriebsstrang auszubilden, sind Axialflussmaschinen zu bevorzugen. Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines elektrisch betreibbaren Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.

Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.

Die Getriebeanordnung des elektrischen Achsantriebsstrangs ist insbesondere mit der elektrischen Maschine koppelbar, welche zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich besonders bevorzugt um ein Hauptantriebsdrehmoment, sodass das Kraftfahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment angetrieben wird.

Der erfindungsgemäße Achsantriebsstrang kann eine Steuereinheit aufweisen. Eine Steuereinheit, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dient der insbesondere elektronischen Steuerung und/oder Reglung eines oder mehrerer technischer Systeme des Kraftfahrzeugs. Insbesondere kann eine Steuereinheit zur Steuerung und/oder Reglung der elektrischen Maschine vorgesehen sein. Eine Steuereinheit weist insbesondere einen kabelgebundenen oder kabellosen Signaleingang zum Empfang von insbesondere elektrischen Signalen, wie beispielsweise Sensorsignalen, auf. Ferner besitzt eine Steuereinheit ebenfalls bevorzugt einen kabelgebundenen oder kabellosen Signalausgang zur Übermittlung von insbesondere elektrischen Signalen, beispielsweise an elektrische Aktuatoren oder elektrische Verbraucher des Kraftfahrzeugs.

Innerhalb der Steuereinheit können Steuerungsoperationen und/oder Reglungsoperationen durchgeführt werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinheit eine Hardware umfasst, die ausgebildet ist, eine Software auszuführen. Bevorzugt umfasst die Steuereinheit wenigstens einen elektronischen Prozessor zur Ausführung von in einer Software definierten Programmabläufen.

Die Steuereinheit kann ferner einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen die in den an die Steuereinheit übermittelten Signalen enthaltenen Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden können. Ferner kann die Steuereinheit einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen Daten veränderbar und/oder unveränderbar gespeichert werden können.

Eine Steuereinheit kann eine Mehrzahl von Steuergeräten umfassen, welche insbesondere räumlich getrennt voneinander im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Steuergeräte werden auch als Electronic Control Unit (ECU) oder Electronic Control Module (ECM) bezeichnet und besitzen bevorzugt elektronische Mikrocontroller zur Durchführung von Rechenoperationen zur Verarbeitung von Daten, besonders bevorzugt mittels einer Software. Die Steuergeräte können bevorzugt miteinander vernetzt sein, so dass ein kabelgebundener und/oder kabelloser Datenaustausch zwischen Steuergeräten ermöglicht ist. Insbesondere ist es auch möglich, die Steuergeräte über im Kraftfahrzeug vorhandene Bus-Systeme, wie beispielsweise CAN-Bus oder LIN-Bus, miteinander zu vernetzen.

Die Steuereinheit kann besonders bevorzugt eine Leistungselektronik zur Bestromung des Stators oder Rotors umfassen. Eine Leistungselektronik ist bevorzugt ein Verbund verschiedener Komponenten, welche einen Strom an die elektrische Maschine steuern oder regeln, bevorzugt inklusive hierzu benötigter peripherer Bauteile wie Kühlelemente oder Netzteile. Insbesondere enthält die Leistungselektronik ein oder mehrere Leistungselektronikbauteile, welche zur Steuerung oder Regelung eines Stroms eingerichtet sind. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen oder mehrere Leistungsschalter, z.B.

Leistungstransistoren. Besonders bevorzugt weist die Leistungselektronik mehr als zwei, besonders bevorzugt drei voneinander getrennte Phasen bzw. Strompfade mit mindestens je einem eigenen Leistungselektronikbauteil auf.

Die Leistungselektronik ist bevorzugt ausgelegt, pro Phase eine Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 10 W, bevorzugt mindestens 100 W besonders bevorzugt mindestens 1000 W zu steuern oder regeln.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Detektion einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie von der Soll- Verschleißkennlinie innerhalb eines in der Steuereinheit gespeicherten Drehwinkelpositionsintervalls erfolgt. Es kann in diesem Zusammenhang gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das Drehwinkelpositionsintervall einen Drehwinkelnullpunkt enthält. Es kann hierdurch erreicht werden, dass eine besonders genaue und verlässliche Verschleißmessung bzw. Lebensdauervorhersage realisierbar ist.

Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das die Abweichung repräsentierende Ausgangssignal Informationen über den Grad der Abweichung, die Position und/oder Größe der Abweichung in den Verschleißkennlinien, enthält. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass hieraus eine weitergehende Analyse des Verschleiß- bzw. Schadensszenarios realisiert werden kann.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Rotationsblockiereinrichtung eine Bremseinrichtung, insbesondere eine Radbremse ist. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass häufig bereits in einem Antriebsstrang vorhandene Bauelemente genutzt werden können, um eine Verschleißanalyse zu ermöglichen.

Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Drehwinkelsensor ein Absolutdrehwinkelsensor ist In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Drehwinkelsensor ein Resolver einer permanenterregten Synchronmaschine ist. Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass der Drehwinkelsensor die Drehwinkellage des Rotors bestimmt.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine Steuereinheit für einen elektrischen Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs , mit einem Prozessor und einem Speicher , wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, einen mechanischen Verschleiß der im Momentenfluss zwischen einem Rotor einer elektrischen Maschine und einer Rotationsblockiereinrichtung liegenden, drehbaren Bauteile zu ermitteln, indem die Steuereinheit ein Steuersignal erzeugt, welches eine Aktuierung der Rotationsblockereinrichtung bewirkt, so dass die Rotationsblockereinrichtung die Rotation der im Momentenfluss zwischen dem Rotor und der Rotationsblockiereinrichtung liegenden Wellen sperrt, und die Steuereinheit nachfolgend die elektrische Maschine mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor anliegt, und die Steuereinheit anschließend die elektrische Maschine mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor anliegt, wobei in der Steuereinheit während der Bestromung der elektrischen Maschine die Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierenden Signale eines Drehwinkelsensors , welcher zwischen dem Rotor und der Rotationsblockiereinrichtung positioniert ist, erfasst, und die entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist- Verschleißkennlinie korreliert, und diese mit einer in der Steuereinheit gespeicherten Soll-Verschleißkennlinie verglichen wird, wobei bei einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie von der Soll-Verschleißkennlinie ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal von der Steuereinheit erzeugt wird.

Die Aufgabe der Erfindung kann schließlich auch gelöst sein durch ein Computerprogrammprodukt, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, oder Computer-Datensignal, verkörpert durch eine elektromagnetische Welle, mit einem Computerprogrammcode, der geeignet ist zur Durchführung eines Verfahrens umfassend die folgenden Schritte:

• Erzeugung eines Steuersignal, welches eine Aktuierung einer Rotationsblockereinrichtung bewirkt, so dass die Rotationsblockereinrichtung die Rotation von im Momentenfluss zwischen einem Rotor und der Rotationsblockiereinrichtung liegenden Wellen sperrt,

• Bestromung der elektrischen Maschine mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor anliegt,

• Bestromung der elektrischen Maschine mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor anliegt,

• Erfassung der Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierende Signale eines Drehwinkelsensors , welcher zwischen dem Rotor und der Rotationsblockiereinrichtung positioniert ist, während der Bestromung der elektrischen Maschine ,

• Korrelation der entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist-Verschleißkennlinie , und Vergleich dieser mit einer in der Steuereinheit gespeicherten Soll- Verschleißkennlinie wobei bei einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie von der Soll- Verschleißkennlinie ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal erzeugt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.

Es zeigt:

Figur 1 einen elektrischen Achsantriebsstrang in einer schematischen Blockschaltdarstellung

Die Figur 1 zeigt einen elektrischen Achsantriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs 15 umfassend eine elektrische Maschine 2 mit einem relativ zu einem Stator 3 drehbar gelagerten Rotor 4, welche von einer Steuereinheit 50 bestrombar ist. Der Achsantriebsstrang weist ferner eine mit dem Rotor 4 gekoppelte Getriebeanordnung 5 sowie eine drehmomentübertragend mit der Getriebeanordnung 5 wirkverbundene erste, drehbar gelagerte Abtriebswelle 6 auf.

Die Abtriebswelle 6 ist ihrerseits drehmomentübertragend mit einem Fahrzeugrad 9 des Kraftfahrzeugs 15 verbunden. Zwischen dem Rotor 4 und dem Fahrzeugrad 9 ist eine aktuierbare Rotationsblockiereinrichtung 7 derart angeordnet, dass eine Rotation der im Momentenfluss liegenden Wellen sperrbar ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Rotationsblockiereinrichtung 7 eine Bremseinrichtung, insbesondere eine Radbremse, die an oder in dem Fahrzeugrad 9 angeordnet ist.

Zwischen dem Rotor 4 und der Rotationsblockiereinrichtung 7 ist ferner wenigstens ein Drehwinkelsensor 8 derart angeordnet, dass er ein die Drehwinkelposition repräsentierendes Signal einer in diesem Momentfluss liegenden Welle bereitstellt, Der Drehwinkelsensor 8 ist bevorzugt ein Absolutdrehwinkelsensor. Insbesondere kann der Drehwinkelsensor 8 auch ein Resolver einer als permanenterregte Synchronmaschine konfigurierte elektrische Maschine 2 ausgebildet sein. Der Drehwinkelsensor 8 bestimmt die Drehwinkellage des Rotors 4.

Die Steuereinheit 50 ist konfiguriert, einen mechanischen Verschleiß der im Momentenfluss zwischen dem Rotor 4 und der Rotationsblockiereinrichtung 7 liegenden, drehbaren Bauteile zu ermitteln, indem die Rotationsblockereinrichtung 7 die Rotation der im Momentenfluss zwischen dem Rotor 4 und der Rotationsblockiereinrichtung 7 liegenden Wellen sperrt, und nachfolgend die elektrische Maschine 2 mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert 13 ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor 4 anliegt. Anschließend wird die elektrische Maschine 2 mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert 14 ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor 4 anliegt.

Der erste Stromstärkenschwellenwert 13 und der zweite Stromstärkenschwellenwert 14 repräsentieren jeweils die für die maximale Nennleistung der elektrischen Maschine 2 entsprechende Stromstärke.

In der Steuereinheit 50 wird während der Bestromung der elektrischen Maschine 2 die Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierende Signale des Drehwinkelsensors 8 erfasst und die entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist-Verschleißkennlinie 10 korreliert.

Diese wird dann mit einer in der Steuereinheit 50 gespeicherten Soll- Verschleißkennlinie 11 verglichen, wobei bei einer Abweichung der Ist- Verschleißkennlinie 10 von der Soll-Verschleißkennlinie 11 ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal 51 von der Steuereinheit 50 erzeugt wird. Die Detektion einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie 10 von der Soll- Verschleißkennlinie 11 erfolgt innerhalb eines in der Steuereinheit 50 gespeicherten Drehwinkelpositionsintervalls 12, wobei das Drehwinkelpositionsintervall 12 einen Drehwinkelnullpunkt enthält.

Das die Abweichung repräsentierende Ausgangssignal 51 kann ferner Informationen über den Grad der Abweichung, die Position und/oder Größe der Abweichung in den Verschleißkennlinien 10,11 beinhalten.

Die Steuereinheit 50 besitzt einen Prozessor 53 und einen Speicher 54 und ist konfiguriert, einen mechanischen Verschleiß der im Momentenfluss zwischen dem Rotor 4 der elektrischen Maschine 2 und der Rotationsblockiereinrichtung 7 liegenden, drehbaren Bauteile zu ermitteln. Hierzu erzeugt Steuereinheit 50 ein Steuersignal, welches eine Aktuierung der Rotationsblockereinrichtung 7 bewirkt, so dass die Rotationsblockereinrichtung 7 die Rotation der im Momentenfluss zwischen dem Rotor 4 und der Rotationsblockiereinrichtung 7 liegenden Wellen sperrt.

Nachfolgend bestromt die Steuereinheit 50 die elektrische Maschine 2 mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor 4 anliegt, und die Steuereinheit 50 anschließend die elektrische Maschine 2 mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke bestromt, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor 4 anliegt. Während der Bestromung der elektrischen Maschine 2 erfasst die Steuereinheit 50 die Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierenden Signale des Drehwinkelsensors 8, welcher zwischen dem Rotor 4 und der Rotationsblockiereinrichtung 7 positioniert ist. Die entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte werden dann zu einer Ist-Verschleißkennlinie 10 korreliert, und diese mit einer in der Steuereinheit 50 gespeicherten Soll-Verschleißkennlinie 11 verglichen. Bei einer Abweichung der Ist- Verschleißkennlinie 10 von der Soll-Verschleißkennlinie 11 erzeugt die Steuereinheit 50 ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal 51 . Der Speicher 54 der Steuereinheit 50 weist einen Computerprogrammcode auf, der geeignet ist zur Durchführung eines Verfahrens umfassend die folgenden Schritte:

Zunächst erfolgt die Erzeugung eines Steuersignal, welches eine Aktuierung einer Rotationsblockereinrichtung 7 bewirkt, so dass die Rotationsblockereinrichtung 7 die Rotation von im Momentenfluss zwischen einem Rotor 4 und der Rotationsblockiereinrichtung 7 liegenden Wellen sperrt.

Dann erfolgt eine Bestromung der elektrischen Maschine 2 mit einer bis zu einem vordefinierten ersten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke, so dass ein in einer ersten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor 4 anliegt.

Danach erfolgt eine Bestromung der elektrischen Maschine 2 mit einer bis zu einem vordefinierten zweiten Stromstärkenschwellenwert ansteigenden Stromstärke, so dass ein in einer zweiten Drehrichtung wirkendes, ansteigendes Drehmoment an dem Rotor 4 anliegt.

Hiernach erfolgt eine Erfassung der Stromstärke und deren zeitlich zugeordneten, eine Drehwinkelposition repräsentierende Signale eines Drehwinkelsensors 8, welcher zwischen dem Rotor 4 und der Rotationsblockiereinrichtung 7 positioniert ist, während der Bestromung der elektrischen Maschine 2.

Schließlich erfolgt eine Korrelation der entsprechenden Stromstärken- und Drehwinkelpositionswerte zu einer Ist-Verschleißkennlinie 10, und Vergleich dieser mit einer in der Steuereinheit 50 gespeicherten Soll-Verschleißkennlinie 11 , wobei bei einer Abweichung der Ist-Verschleißkennlinie 10 von der Soll- Verschleißkennlinie 11 ein die Abweichung repräsentierendes Ausgangssignal 51 erzeugt wird.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.

Bezuqszeichenliste

1 Achsantriebsstrang

2 elektrische Maschine

3 Stator

4 Rotor

5 Getriebeanordnung

6 Abtriebswelle

7 Rotationsblockiereinrichtung

8 Drehwinkelsensor

9 Fahrzeugrad

10 Ist-Verschleißkennlinie

11 Soll-Verschleißkennlinie

12 Drehwinkelpositionsintervalls

13 Stromstärkenschwellenwert

14 Stromstärkenschwellenwert

15 Kraftfahrzeug

50 Steuereinheit

51 Ausgangssignal

53 Prozessor

54 Speicher