Verfahren zur Aktivierung eines Parksperrensvstems und Parksperrensvstem

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aktivierung eines

Parksperrensystems im Triebstrang eines Fahrzeugs mit mindestens einer E- Maschine mit Getriebe, die mit von dieser angetriebenen Rädern verbunden ist sowie auf ein Parksperrensystem eines Fahrzeugs.

Stand der Technik

Triebstränge von Kraftfahrzeugen, die mindestens eine elektrische Maschine aufweisen, sind teilweise elektrifiziert. Die mindestens eine E- Maschine ist mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs gekoppelt, wobei das Getriebe mittels einer schaltbaren formschlüssigen Sperre blockiert werden kann, um das Fahrzeug am unbeabsichtigten Wegrollen zu hindern. Die Parksperrenfunktion umfasst die Betätigung einer Sperre in der Regel auf automatischem Wege (by wire), so dass durch elektronische Stellbefehle eine Aktuatorik, zum Beispiel eine Getriebewelle blockiert oder freigegeben wird. Die Parksperre kann bei einem sich mit einer Restgeschwindigkeit bewegenden Fahrzeug eingelegt werden, so dass beim Einrasten der formschlüssigen Sperre die Rotationsbewegungen, die im

Triebstrang vorliegen, abrupt abgestoppt werden. Dabei wirken die

Trägheitsmomente des Fahrzeuges und der mindestens einen elektrischen Maschine auf das Getriebe ein, wodurch kritische Momentenüberhöhungen auftreten können, die ein Vielfaches des Antriebsmomentes ausmachen können.

Je nach angenommener Häufigkeit des vorliegend beschriebenen Lastfalles muss dieser bei der Auslegung des Getriebes berücksichtigt werden, was die Herstellkosten eines derartigen Getriebes entsprechend verteuert. Weiterhin sind die bisher eingesetzten Parksperrensysteme mit einem

mechanischen Abweisemechanismus ausgestattet, der ein Einrasten der Sperre bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten aus Sicherheitsgründen verhindert. Dieser mechanische Abweisemechanismus unterliegt einem Verschleiß, wenn er wirksam wird. Die Fahrzeuggeschwindigkeit liegt beim Betätigen dieses

Abweisemechanismus oberhalb eines Schwellwertes, in der Regel 2 km/h bis 5 km/h.

Darstellung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Aktivierung eines Parksperrensystems im Triebstrang eines Fahrzeugs mit mindestens einer E-Maschine mit Getriebe vorgeschlagen, wobei die angetriebenen Räder mit der E-Maschine mit Getriebe verbunden sind und nachfolgende Verfahrensschritte durchlaufen werden: a) Vergleich einer Drehzahl P _E der mindestens einen E-Maschine mit Getriebe mit einer vorgegebenen, einen Schwellwert darstellenden Grenzdrehzahl n _G , b) für den Fall, dass die Drehzahl P _E die Grenzdrehzahl n _G unterschreitet, erfolgt eine Auslösung eines Stellbefehles zur Betätigung einer Aktuatorik zur Aktivierung des Parksperrensystems, c) für den Fall, dass die Drehzahl P _E die Grenzdrehzahl n _G überschreitet, wird eine Auslösung eines Steuerbefehls zur Betätigung einer Aktuatorik für das Parksperrensystem verhindert und d) Durchlaufen einer zweiten Vergleichsstufe solange P _E > n _G und bei

Erreichen von P _E ^ n _G Verzweigung zum Verfahrensschritt b).

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lassen sich die kritischen Lastfälle für das Getriebesystem durch entsprechende Ansteuerung des

Parksperrensystems stark reduzieren. Durch diesen Umstand ist der Lastfall im Design nicht mehr gesondert zu berücksichtigen und die Getriebeauslegung kann kostengünstiger gestaltet werden.

In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens steht die Drehzahl he der mindestens einen E-Maschine mit Getriebe in festem

Zusammenhang mit einer Geschwindigkeit V _F des Fahrzeugs. Dieser Umstand wird dahingehend ausgenutzt, dass die Drehzahl he der mindestens einen elektrischen Maschine bei sich sehr langsam bewegenden Fahrzeugs sehr viel genauer bestimmt werden kann, als dies durch eine Bewertung in

konventionellen Triebsträngen, die eine Verbrennungskraftmaschine und Schaltgetriebe aufweisen. Bei diesen erfolgt die Berechnung anhand der Raddrehzahlen, wobei hier sowohl die zu beobachtenden Drehzahlen durch das zwischengeschaltete Getriebe üblicherweise um eine Größenordnung höher liegen.

Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung erfolgt die Ermittlung der Drehzahl he der mindestens einen E-Maschine mit Getriebe in einer

Auswerteeinheit anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit.

Liegt eine die Grenzdrehzahl P _Q übersteigende Drehzahl he der mindestens einen E-Maschine vor, so kann die Auslösung eines Stellbefehls zur Betätigung der Aktuatorik zur Aktivierung des Parksperrensystems um eine Zeitspanne At zeitlich verzögert werden.

In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens ist die Dauer der Zeitspanne At abhängig von der Höhe der Überschreitung der Grenzdrehzahl P _Q durch die ermittelte Drehzahl ns der mindestens einen E-Maschine mit Getriebe im Triebstrang.

Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann in vorteilhafter Weise die Auslösung eines Steuerbefehles durch eine Auswerteeinheit zur Betätigung der Aktuatorik zur Aktivierung des Parksperrensystems derart erfolgen, dass entweder eine Vorderachse, eine Hinterachse oder beide Achsen oder ein Triebstrang blockiert wird. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auch auf ein Parksperrensystem für ein Fahrzeug mit mindestens einer E-Maschine mit Getriebe, die mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden ist, wobei das Parksperrensystem gemäß ein oder mehrerer Ansprüche des vorstehenden Verfahrens betrieben wird.

Das Parksperrensystem umfasst eine schaltbare formschlüssig wirkende Sperre.

Bei der Konfiguration von Fahrzeugen mit Parksperrensystemen können die Parksperrensysteme beispielsweise an der mindestens einen E-Maschine mit Getriebe unmittelbar aufgenommen sein, oder der Vorderachse oder der Hinterachse oder dem Triebstrang als Ganzes zugeordnet sein. Das

Parksperrensystem umfasst einen mechanischen Abweisemechanismus, der ein Einrasten der schaltbaren formschlüssig wirkenden Sperre bei höheren

Fahrzeuggeschwindigkeiten V _F wird wirksam verhindert.

Vorteile der Erfindung

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann hinsichtlich der Getriebeauslegung erreicht werden, dass sichergestellt ist, dass das

Parksperrensystem nur bei Fahrzeuggeschwindigkeiten nahe Stillstand eingelegt wird. Der Lastfall, wonach das Parksperrensystem bei Geschwindigkeiten oberhalb von 2 km/h eingelegt wird, ist ausgeschlossen, so dass bei der

Auslegung des Getriebes ein derartiger Lastfall nicht mehr zu berücksichtigen ist. Ob sich das Fahrzeug nahe Stillstand befindet, kann durch Interpretation der Drehzahl der mindestens einen E-Maschine mit Getriebe sehr viel genauer bestimmt werden, verglichen mit einer Bewertung in konventionellen

Triebsträngen auf Basis der Raddrehzahlen. Bei konventionellen Triebsträngen, die ein Schaltgetriebe und eine Verbrennungskraftmaschine umfassen, sind die Raddrehzahlen, durch das zwischengeschaltete Getriebe üblicherweise um eine Größenordnung höher.

In konventionellen Triebsträngen erfolgt die Plausibilisierung der

Fahrzeuggeschwindigkeit zum Einlegen der Parksperre mit den Raddrehzahlen. Diese weisen üblicherweise bei sehr kleinen Fahrzeuggeschwindigkeiten stark streuende oder gar keine Werte mehr auf. Um an der Nutzerschnittstelle eine reproduzierbare Einlegeschwelle zu realisieren, muss deshalb bei

konventionellen Triebsträngen, d.h. mit Schaltgetriebe und mit

Verbrennungskraftmaschine ein deutlich höherer Schwellwert gewählt werden, was durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung unter Zugrundelegung der Drehzahl der mindestens einen E-Maschine mit Getriebe vermieden werden kann.

Hinsichtlich sich ergebener Vorteile für das Parksperrensystem sei darauf verwiesen, dass durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren der Abweisemechanismus nur noch im Notfall, beispielsweise bei einer

Fehlauslösung beansprucht wird. Daher können die Anforderungen an die Parksperrenmechanik entsprechend reduziert werden, da die oben stehend beschriebenen mechanischen Belastungen bei höheren

Fahrzeuggeschwindigkeiten durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren eliminiert sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.

Es zeigt:

Figur 1 ein Fahrzeug mit einem teilweise elektrifizierten Triebstrang und

Figur 2 einen Signalflussplan, der das erfindungsgemäß vorgeschlagene

Verfahren im Wesentlichen abbildet.

Ausführungsvarianten

Der Darstellung gemäß Figur 1 ist in schematischer Weise ein Fahrzeug 10 mit einem teilweise elektrifizierten Triebstrang 18 zu entnehmen.

Das Fahrzeug 10 umfasst eine Vorderachse 12 und eine Hinterachse 14. Die Vorderachse 12 weist jeweils zwei Räder 16 auf, die Hinterachse 14 weist zwei Räder 16 auf, die mit einer die Hinterachse 14 integrierten E-Maschine 24 mit Getriebe verbunden sind. Die mindestens eine E-Maschine 24 mit Getriebe ist mit einer Auswerteeinheit 22 verbunden; ferner ist der mindestens einen E-Maschine 24 mit Getriebe ein Parksperrensystem 20 zugeordnet. Wichtig ist, dass zum Zeitpunkt des Einlegens des Parksperrensystems 20 die E-Maschine 24 nicht vom Getriebe getrennt ist, ansonsten würde die Drehzahl he der elektrischen Maschine 24 mit Getriebe keinen Aufschluss über die tatsächlich vorliegende Fahrzeuggeschwindigkeit V _F geben.

Das Fahrzeug 10 bewegt sich mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit VF, eine Drehzahl der mindestens einen E-Maschine 24 mit Getriebe ist durch P _E bezeichnet, eine Raddrehzahl der Räder 16 ist durch n _R bezeichnet.

Wenngleich in Figur 1 nicht explizit dargestellt, kann die mindestens eine E- Maschine 24 mit Getriebe sowie das Parksperrensystem 20 auch auf der Vorderachse 12 vorgesehen sein. Bei Fahrzeugen 10 mit einem teilweise elektrifizierten Triebstrang 18 können sowohl auf der Vorderachse 12 als auch auf der Hinterachse 14 jeweils eine E-Maschine 24 mit Getriebe vorgesehen sein.

Figur 2 zeigt einen Signalflussplan, mit dem die wesentlichen Komponenten des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens abgebildet werden sollen.

Um die oben stehend beschriebene kritische Momentenüberhöhung zu reduzieren, soll das Parksperrensystem 20 nur bei Fahrzeuggeschwindigkeiten V _F ^ 2 km/h eingelegt werden. Zunächst erfolgt eine Ermittlung 34 der Drehzahl P _E der mindestens einen E-Maschine 24 mit Getriebe. Die Drehzahl P _E der mindestens einen E-Maschine 24 mit Getriebe steht bei den hier beschriebenen Getrieben im festen Zusammenhang mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V _F des Fahrzeugs 10, wie in Figur 1 angedeutet. In einer ersten Vergleichsstufe 36 erfolgt der Vergleich der ermittelten Drehzahl P _E der mindestens einen E- Maschine 24 mit Getriebe mit einem Schwellwert, einer Grenzdrehzahl n _G . Die erste Vergleichsstufe 36 befindet sich in der Auswerteeinheit 22, welche mit der mindestens einen E-Maschine 24 mit Getriebe verbunden ist. Liegt die ermittelte Drehzahl P _E der mindestens einen elektrischen Maschine oberhalb einer Schwellwertvorgabe 32 für die Grenzdrehzahl n _G , dann wird die Aktivierung des Parksperrensystemes 20 verhindert oder um eine Zeitspanne At verzögert.

In diesem Falle erfolgt entweder eine Verhinderung 42 der Auslösung eines Stellbefehles für die Aktuatorik zur Aktivierung des Parksperrensystems 20 oder eine Verzögerung.

Andernfalls, d.h. bei Unterschreitung der als Schwellwert gesetzten vordefinierten Grenzdrehzahl n _G durch die ermittelte Drehzahl P _E der mindestens ein elektrischen Maschine 24 mit Getriebe wird der Einlegewunsch vom„by wire“- System in einem Stellbefehl zur Aktivierung des Parksperrensystemes 20 umgesetzt. Die Prüfung des Schwellwertes erfolgt idealerweise in der

Auswerteeinheit 22, welche das Parksperrensystem 20 koordiniert, könnte aber auch auf einer anderen Steuerung, wie zum Beispiel in einer separaten

Parksperrensteuerung implementiert werden.

Ein aktiviertes Parksperrensystem 20 ist durch Bezugszeichen 40 angedeutet.

Für diesen Fall ist sichergestellt, dass die Aktivierung des Parksperrensystems 20 auf schonende Weise für die mechanischen Komponenten des

Parksperrensystems 20 unterhalb einer Fahrzeuggeschwindigkeit V _F ^ 2 km/h erfolgt.

Für den Fall, dass sich in der ersten Vergleichsstufe 36 herausstellt, dass die Drehzahl he der mindestens einen elektrischen Maschine oberhalb der als Schwellwert dienenden Grenzdrehzahl n _G liegt, erfolgt die Verhinderung 42 der Auslösung für die Steuerbefehle für die Aktuatorik des Parksperrensystems 20. Dies bleibt deaktiviert. Das Durchlaufen der zweiten Vergleichsstufe 44 erfolgt solange bis he ^ P _Q ; danach kann ein Steuerbefehl zur Betätigung der Aktuatorik des Parksperrensystems 20 erfolgen, so dass dieses aktiviert wird.

Nach Ablauf einer Zeitspanne At kann auch alternativ innerhalb einer zweiten Vergleichsstufe 44 erneut ein Vergleich zwischen der ermittelten Drehzahl he der mindestens einen E-Maschine 24 mit Getriebe und der als Schwellwert dienenden Grenzdrehzahl n _G durchlaufen werden. Die Zeitspanne At kann in Abhängigkeit vom Grad der Überschreitung der Drehzahl he in Bezug auf die Grenzdrehzahl P _Q gewählt werden. Die Zeitspanne At kann kurz bemessen werden, wenn die Überschreitung betragsmäßig gering ist, die Zeitspanne At kann hingegen länger gewährt werden, wenn der Betrag der Überschreitung der Grenzdrehzahl P _Q durch die ermittelte Drehzahl he der mindestens einen E- Maschine 24 mit Getriebe größer ist.

Danach schließt sich auch dieser Variante die Auslösung 38 eines Stellbefehls für die Aktuatorik zur Betätigung des Parksperrensystems 20 an. Dieses ist bei Position 40 aktiviert, wobei dem Einlegkriterium des Parksperrensystems Rechnung getragen wird, wonach die Fahrzeuggeschwindigkeit V _F unterhalb von 2 km/h liegt.

Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren werden sowohl auf die mechanischen Komponenten des Getriebes als auch auf das mechanische Abweisesystem zur Verhinderung des Einlegens des Parksperrensystems 20 die mechanischen Komponenten schädigende Lastfälle von vornherein

ausgeschlossen. Das Parksperrensystem 20, welches der Hinterachse 14, dem teilweise elektrifizierten Triebstrang 18 sowie der Vorderachse 12 zugeordnet sein kann, wird ohne Berücksichtigung dieser Lastfälle ausgelegt. Auch der Abweisemechanismus kann einfacher ausgelegt werden. Demzufolge können auch die Anforderungen an die Parksperrenmechanik entsprechend reduziert werden, so dass sich eine günstigere und preiswertere Ausgestaltung der besagten Komponente, d.h. des Parksperrensystems 20 und des der E- Maschine 24 zugeordneten Getriebes ergibt.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.