Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer zumindest teilweise elektrisch antreibbaren Antriebsachse, die für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuereinheit, die zum Ausführen von Schritten des Verfahrens eingerichtet ist. Zudem betrifft die Erfindung eine Antriebsachse, die eine solche Steuereinheit aufweist. Überdies betrifft die Erfindung ein zumindest teilweise elektrisch antreibbares/fortbewegbares Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen und/oder einen Lastkraftwagen. Das Kraftfahrzeug weist eine solche Antriebsachse auf. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich zum Beispiel um ein Hybridkraftfahrzeug handeln, das sowohl eine Verbrennungskraftmaschine als auch wenigstens eine elektrische Antriebseinheit aufweist. Ferner kann es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein reinelektrisch antreibbares Kraftfahrzeug handeln („Elektroauto“), das frei von einer Verbrennungskraftmaschine ist.

Für maximale Effizienz von Antriebssträngen zumindest teilweise elektrisch antreibbarer bzw. fortbewegbarer Kraftfahrzeuge können diese mit einer sogenannten Abkoppeleinheit ausgestattet werden, mittels derer im Fährbetrieb eine elektrische Maschine und/oder Teile des jeweiligen Antriebsstranges situationsadäquat bzw. bedarfsgerecht abgekoppelt, das heißt stilllegt werden können/kann, um so Reibverluste, die im Betrieb des Antriebsstrangs auftreten, zu minimieren. Ein solches Abkoppeln wird insbesondere bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, die über mehr als eine Antriebseinheit verfügen, etwa eine Verbrennungskraftmaschine und eine elektrische Maschine ( Hybrid kraftfahrzeug) oder mehr als eine elektrische Maschine (reinelektrisch antreibbares Kraftfahrzeug) und jeweils bei der Antriebseinheit, welche im angekoppelten Zustand einen Allradantrieb ermöglicht.

So offenbart die DE 20 2011 109 790 U1 einen Antriebsstrang für ein rein elektrisch allradbetreibbares Kraftfahrzeug. Der Antriebsstrang kann zwei Elektromaschinen aufweisen, von denen eine mittels einer schaltbaren Kupplung abkoppelbar ist. Zudem ist in der DE 102 19 080 A1 ein Antriebssystem offenbart, das eine elektrische Maschine aufweist, die über eine oder zwei Kupplungen vom Antriebsstrang trennbar angeordnet ist. Ferner ist durch die DE 101 48 088 B4 ein Kraftfahrzeug offenbart, das eine insbesondere als Reibungskupplung ausgebildete Kupplung aufweist, mittels derer ein Antriebsmotor von einem Getriebe, etwa zum Anfahren oder zur Durchführung von Schaltvorgängen, trennbar ist.

Ein gesamter Zeitbedarf zum Ankoppeln oder Wiederankoppeln setzt sich unter anderem aus elektronischen Signallaufzeiten, Zeiten zur Zustandsplausibilisierung (etwa mittels elektronischen Steuergeräts), einer Zeit zum Synchronisieren von Drehzahlen der aneinanderzukoppelnden Elemente, einer Zeit zum mechanischen Bewegen von Koppelelementen der Abkoppeleinheit und einer Zeit zum Erhöhen des Drehmoments nach dem Ankoppeln zusammen. Üblicherweise erfolgt der Vorgang der Drehzahlsynchronisation erst nachdem der Abkoppeleinheit mittels des Kraftfahrzeugs, etwa des Steuergeräts, ein Steuersignal zum Einleiten des Ankoppelvorgangs bereitgestellt wurde. Zudem ist es bekannt, dass herkömmliche Abkoppeleinheiten elektrisch antreibbarer Kraftfahrzeuge heutzutage mit formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Koppelelementen arbeiten. Zum formschlüssigen Koppeln ist eine Drehzahlsynchronisation zwischen den stillgelegten Elementen und den sich drehenden Elementen, die miteinander gekoppelt werden sollen, erforderlich, damit Funktionsstörungen beim Ankoppelvorgang vermieden werden können. Kommen reibschlüssige Koppelelemente zum Einsatz ist eine Drehzahlsynchronisation ebenfalls günstig, um einen Verschleiß der reibschlüssigen Koppelelemente möglichst gering zu halten. Dieser Drehzahlsynchronisationsvorgang bestimmt je nach Leistungsfähigkeit des Elektromotors, der Massenträgheitsmomente der beteiligten rotierenden Bauteile und der erforderlichen Synchronisationsdrehzahl maßgeblich einen Zeitbedarf für den gesamten Ankoppelvorgang. Es besteht im Stand der Technik also das Problem, dass die Wiederankopplung besonders langsam erfolgt. Dies äußerst sich beispielsweise, wenn ein Fahrer eines entsprechend ausgestatteten Kraftfahrzeugs eine hohe Antriebsleistung anfordert, wobei zum Erfüllen dieser Leistungsanforderung der Elektromotor (wieder) in den Antriebsstrang eingekoppelt wird. Der Fahrer spürt dann zwischen der Leistungsanforderungseingabe (zum Beispiel Fahrpedal vollständig gedrückt) und dem tatsächlichen geschwindigkeitszunehmenden Beschleunigen des Kraftfahrzeugs eine Verzögerung, da der Zeitbedarf zum Ankoppeln oder Wiederankoppeln der elektrischen Maschine in nachteiliger Weise besonders hoch ist. Dies könnte den Fahrer verunsichern und zum Beispiel während der Verzögerung dazu verleiten, die Leistungsanforderungseingabe noch zu verstärken, was nach vollendetem Ankoppeln zu einer übermäßigen Beschleunigung führen würde, die vom Fahrer so in diesem Maße nicht erwartet wurde.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, um eine elektrische Maschine besonders effizient, insbesondere flink, und situationsadäquat bzw. bedarfsgerecht reversibel in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs einkoppeln zu können.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche anzusehen. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. In bestimmungsgemäßer Einbaulage der Antriebsachse weist das Kraftfahrzeug die Antriebsachse auf, sodass durch die Antriebsachse ein Bestandteil des Kraftfahrzeugs gebildet ist. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich zum Beispiel um einen Personenkraftwagen und/oder Lastkraftwagen, wobei das Kraftfahrzeug zumindest teilweise elektrisch antreibbar bzw. fortbewegbar ausgebildet ist, indem es die Antriebsachse aufweist. Demgemäß handelt es sich bei der Antriebsachse um eine rein elektrische Antriebsachse oder um eine hybride Antriebsachse. Die Antriebsachse weist jedenfalls eine elektrische Traktionsmaschine und eine Getriebeeinrichtung auf. Dabei sind eine Rotorwelle der elektrischen Traktionsmaschine und ein Getriebeantriebselement der Getriebeeinrichtung drehfest miteinander verbunden. Unter „drehtest miteinander verbunden“ oder dergleichen ist hierin zu verstehen, dass eine Relativdrehung von beteiligten Elementen an dieser drehfesten Verbindung zueinander gesperrt ist. Insoweit gelten hierin beispielsweise auch zwei miteinander/ineinander kämmende Zahnkränze als drehtest miteinander verbunden.

Die Getriebeeinrichtung weist weiter ein Getriebeabtriebselement auf, das über einen Übersetzungsmechanismus der Getriebeeinrichtung mit dem Getriebeantriebselement verbunden oder verbindbar ist. Der Übersetzungsmechanismus kann als ein einstufiger oder mehrstufiger Übersetzungsmechanismus ausgebildet sein. Ferner kann der Übersetzungsmechanismus automatisch oder manuell schaltbar oder - etwa im Fall eines Eingangsgetriebes - nicht schaltbar ausgeführt sein.

Die Antriebsachse weist weiter eine Radantriebswelle und eine Kopplungseinrichtung auf, wobei das Getriebeabtriebselement und die Radantriebswelle mittels der Kopplungseinrichtung - zur Drehzahl- und/oder Drehmomentübertragung - ganz oder teilweise miteinander koppelbar und - zum Verringern, insbesondere Lösen, der Drehmomentübertragung - ganz oder teilweise voneinander entkoppelbar sind. Bei der Kopplungseinrichtung handelt es sich zum Beispiel um eine formschlüssig oder reibschlüssig wirkende Kopplungseinrichtung. Im Fall einer reibschlüssig wirkenden Kopplungseinrichtung können das Getriebeabtriebselement und die Radantriebswelle teilweise voneinander entkoppelt bzw. teilweise miteinander gekoppelt werden, indem mittels der reibschlüssig wirkenden Kopplungseinrichtung ein Schlupf zugelassen wird.

Die Kopplungseinrichtung kann in alternativer Ausgestaltung andernorts positioniert sein, etwa zwischen der Getriebeeinrichtung und dem Differenzial, zwischen der Rotorwelle und der Getriebeeinrichtung etc. Des Weiteren ist es denkbar, dass die Kopplungseinrichtung als Teil des Übersetzungsmechanismus, etwa als ein Getriebeschaltelement ausgebildet ist. Ferner kann die Kopplungseinrichtung als ein Teil des Differenzials ausgebildet sein.

An einem äußeren bzw. seitlichen Ende der Radantriebswelle ist - direkt oder indirekt - ein Rad (eine Reifen-Felgen-Kombination) drehfest befestigt, das, zumindest wenn die Radantriebswelle und das Getriebeabtriebselement mittels der Kopplungseinrichtung miteinander drehfest gekoppelt sind, mittels der elektrischen Traktionsmaschine antreibbar ist. Sind das Getriebeabtriebselement und die Radantriebswelle mittels der Kopplungsein- richtung voneinander entkoppelt, werden - je nachdem wo bzw. zwischen welchen Elementen der Antriebsachse die Kopplungseinrichtung angeordnet ist - mehr oder weniger Elemente der Antriebsachse durch die sich drehenden Räder angetrieben.

Die Antriebsachse des Kraftfahrzeugs kann als eine Hauptantriebsachse oder als eine Nebenantriebsachse ausgebildet sein. Ist die Antriebsachse als die Nebenantriebsachse ausgebildet, ist mittels der Nebenantriebsachse in bestimmungsgemäßer Einbaulage in Verbindung mit einer Hauptantriebsachse des Kraftfahrzeugs eine Allradantriebsfunktionalität für das Kraftfahrzeug bereitstellbar. Das bedeutet, dass in diesem Fall das Kraftfahrzeug die als die Nebenantriebsachse ausgebildete Antriebsachse und wenigstens eine weitere Antriebsachse, nämlich die Hauptantriebsachse, aufweist. Ist die Antriebsachse hingegen als die Hauptantriebsachse ausgebildet und weist das Kraftfahrzeug keine weitere Antriebsachse auf, so ist das Kraftfahrzeug lediglich über die Antriebsachse antreibbar - das Kraftfahrzeug weist dann also lediglich Frontantrieb oder lediglich Heckantrieb auf.

Bei dem Verfahren zum Betreiben der Antriebsachse wird prädiktiv - also unabhängig davon, ob ein Kopplungsvorgang, bei dem das Getriebeabtriebselement und die Radantriebswelle miteinander drehfest gekoppelt werden, nachfolgend tatsächlich eingeleitet wird - in einem ersten Verfahrensschritt wenigstens eine Fahrzustandsgröße erfasst, die eine aktuelle Fahrsituation des die Antriebsachse aufweisenden Kraftfahrzeugs charakterisiert. In einem weiteren prädiktiven Verfahrensschritt wird dann - beispielsweise mittels einer Steuereinheit - basierend auf der wenigstens einen Fahrzustandsgröße ein Kopplungswahrscheinlichkeitswert K ermittelt. Dieser Kopplungswahrscheinlichkeitswert K drückt aus, wie hoch eine Wahrscheinlichkeit ist, dass bei der aktuellen Fahrsituation oder aufgrund der aktuellen Fahrsituation oder aufgrund einer aktuellen Fahrsituationsänderung der Kopplungsvorgang, bei dem das Getriebeabtriebselement und die Radantriebswelle miteinander drehfest gekoppelt werden, tatsächlich eingeleitet bzw. ausgeführt wird. Mit anderen Worten drückt der Kopplungswahrscheinlichkeitswert K aus, wie wahrscheinlich es ist, dass, beispielsweise mittels der Steuereinheit, an einen Aktor der Kopplungseinrichtung tatsächlich ein Steuersignal geschickt wird, welches von der Kopplungseinrichtung als ein Eingangssteuersignal akzeptiert wird, woraufhin mittels der Kopplungseinrichtung die Radantriebswelle und das Getriebeabtriebselement miteinander drehfest gekoppelt werden. Es ist also hierin zu verstehen, dass der Kopplungsvorgang erst dann als tatsächlich eingeleitet gilt, wenn das entsprechende Steuersignal an die Kopplungsein- richtung bzw. an deren Aktor gesendet wurde, und/oder erst dann, wenn der Aktor tatsächlich mechanisch tätig wird oder wurde.

Ist/wird der Kopplungswahrscheinlichkeitswert K größer oder zumindest gleich dem Grenzwert G wird mittels der elektrischen Traktionsmaschine eine Drehzahl des Getriebeabtriebselements an eine Drehzahl der Radantriebswelle, das heißt an eine Radantriebswellendrehzahl, angepasst. Hierzu kann beispielsweise die Steuereinheit eingesetzt werden, mittels derer die elektrische Traktionsmaschine steuerbar oder ansteuerbar ist. Anders ausgedrückt ist mittels der Steuereinheit eine Drehzahl der Rotorwelle, das heißt eine Rotorwellendrehzahl der elektrischen Traktionsmaschine, derart steuerbar oder regelbar, dass unter Berücksichtigung der Übersetzungsverhältnisse des Übersetzungsmechanismus die Rotorwellendrehzahl an die Radantriebswellendrehzahl angepasst werden kann. Ist dieser Anpassungsvorgang erfolgt, dreht sich die Rotorwelle der elektrischen Traktionsmaschine und infolgedessen das Getriebeantriebselement mit einer Synchronisationsdrehzahl, die mittels des Übersetzungsmechanismus derart übersetzt wird, dass das Getriebeabtriebselement und die Radantriebswelle gleichsinnig und gleichschnell drehen oder gedreht werden.

Der Kopplungswahrscheinlichkeitswert K kann zum Beispiel in Prozent angegeben werden, sodass der Kopplungswahrscheinlichkeitswert K Werte zwischen 0 (0 %) und 1 (100 %) annehmen kann. Ist ein Kopplungsvorgang zu 70 % wahrscheinlich, beträgt der Kopplungswahrscheinlichkeitswert K dann 0,7 bzw. 70 %. Der Grenzwert G des Kopplungswahrscheinlichkeitswerts K kann beispielsweise auf 0,5 festgelegt werden, sodass das Anpassen der Drehzahl des Getriebeabtriebselements an die Radantriebswellen der Drehzahl ausgeführt wird, wenn der Kopplungswahrscheinlichkeitswert gleich 0,5 oder größer als 0,5 ist. Selbstverständlich kann der Grenzwert G beim Herstellen der Antriebsachse bzw. der Steuereinheit auf einen anderen Wert festgelegt werden. Ferner ist es denkbar, dass der Grenzwert G in einem begrenzten Einstellbereich oder zwischen 0 und 1 einstellbar ist.

Indem die Drehzahlen der Radantriebswelle und des Getriebeabtriebselements also prä- diktiv - das heißt unabhängig davon, ob der Kopplungsvorgang nach dem Anpassen der Drehzahlen tatsächlich eingeleitet wird - ausgeführt wird, wird die Antriebsachse in einen Zustand versetzt, in welchem nach dem Bereitstellen des Steuersignals, beispielsweise mittels der Steuereinheit, der Kopplungsvorgang, das heißt das mechanische Ankoppeln der Radantriebswelle an das Getriebeabtriebselement besonders flink erfolgt. Denn anstatt die Drehzahlen der Radantriebswelle und des Getriebeabtriebselements erst dann zu synchronisieren, wenn der Bedarf nach dem Ankoppeln oder Wiederankoppeln der elektrischen Traktionsmaschine in den restlichen Antriebsstrang festgestellt wurde, werden die Drehzahl des Getriebeabtriebselements und die Radantriebswellendrehzahl gemäß dem hierin vorgeschlagenen Verfahren prädiktiv aneinander angeglichen, insbesondere schon bevor der Bedarf des tatsächlichen mechanischen Ankoppelns festgestellt bzw. ermittelt wurde. Die elektrische Traktionsmaschine und/oder weitere Elemente der Antriebsachse, etwa zumindest Anteile der Getriebeeinrichtung, lassen/lässt sich so besonders einfach (wieder) aktivieren, nachdem diese zuvor stillgelegt wurden/wurde. Weist das Kraftfahrzeug zum Beispiel als einzige Antriebsachse die hierin beschriebene Antriebsachse auf, kann so besonders flink - beispielsweise nach einem Segelbetrieb - wieder auf einen Schubbetrieb umgeschaltet werden, wobei im Segelbetrieb aufgrund der stillgelegten elektrischen Traktionsmaschine und/oder aufgrund der stillgelegten Anteile der Getriebeeinrichtung besonders effizient ist, da diese nicht über die Räder des Kraftfahrzeugs angetrieben werden und dadurch Reibverluste erzeugen.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird eine erste Fahrzustandsgröße, bei der der Kopplungswahrscheinlichkeitswert K größer als der Grenzwert G ist, gespeichert, beispielsweise mittels der Steuereinheit. Es wird dann ein Abweichungswert A ermittelt, der eine Abweichung bzw. einen Unterschied zwischen der ersten Fahrzustandsgröße und einer zweiten Fahrzustandsgröße charakterisiert, wobei die zweite Fahrzustandsgröße nach der ersten Fahrzustandsgröße aktuell erfasst wird. Wenn dieser Abweichungswert A kleiner als ein vorgegebener oder vorgebbarer Abweichungsgrenzwert AG ist, wird die Drehzahl des Getriebeabtriebselements an die Radantriebswellendrehzahl angepasst. Dies kann insbesondere sich (mehrfach) wiederholend, insbesondere fortlaufend, ausgeführt werden, wodurch sich ein adaptives Lernen ergibt. Ganz allgemein wird ermittelt, in welchen Fahrsituationen (bei welchem Drehmoment, bei welcher Geschwindigkeit, bei welchem Radschlupf etc.) in der Vergangenheit der Kopplungsvorgang tatsächlich eingeleitet wurde. In Kenntnis dieser vergangenen, erste(n) Fahrsituation(en) kann bei einer Annäherung der aktuellen (zweiten) Fahrsituation an die vergangene(n) bzw. erste(n) Fahrsitua- tion(en) an solche Parameter prädiktiv angeknüpft werden, ähnlich einer adaptiven Getriebesteuerung. Man sagt: „Das Fahrzeug lernt den Fahrer zunehmend besser kennen.“ Dieses Vergleichen zwischen der ersten Fahrzustandsgröße und der zweiten Fahrzustandsgröße bzw. der entsprechenden Fahrsituationen kann alternativ oder zusätzlich zum Ermitteln des Kopplungswahrscheinlichkeitswerts K erfolgen. Beispielsweise kann das Vergleichen der ersten Fahrzustandsgröße und der zweiten Fahrzustandsgröße als eine Plausibilitätsprüfung oder Plausibilisierung vor dem Ermitteln, während des Ermittelns oder nach dem Ermitteln des Kopplungswahrscheinlichkeitswerts K ausgeführt werden. Auf diese Weise kann der Kopplungswahrscheinlichkeitswert K besonders zuverlässig ermittelt werden, wodurch ein unbeabsichtigtes bzw. unnötiges Anpassen der Drehzahlen der Radantriebswelle und des Getriebeabtriebselements besonders selten vorkommt. Dies führt zu einem besonders energieeffizienten Betrieb der Antriebsachse und infolgedessen des mit der Antriebsachse ausgerüsteten Kraftfahrzeugs.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird/werden zum Erfassen der aktuellen bzw. zweiten Fahrzustandsgröße eine oder mehr der folgenden Fahrzustandsteilgrößen erfasst:

- eine Auslenkung eines Fahrpedals („Gaspedals“), das heißt eine durch einen Nutzer bzw. Fahrer des Kraftfahrzeugs eingegebene Leistungsanforderung,

- ein Verlauf von Auslenkungen des Fahrpedals über der Zeit,

- ein Verlauf von Überschreitungen einer vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzstellung des Fahrpedals über der Zeit,

- ein Reibbeiwert eines vorausliegenden oder aktuell befahrenen Fahrbahnbelags (trocken, Feuchte, stehender Wasserfilm, Eis, Schnee, Splitt, Ölspur, unbefestigt etc.),

- eine Steigung einer vorausliegenden oder aktuell befahrenen Fahrbahn,

- eine Routenplanung, die beispielsweise durch den Fahrer in ein Navigationssystem des Kraftfahrzeugs eingegeben wurde und/oder automatisch (also ohne Zutun des Fahrers bzw. ohne eingegebene Routenplanung) durch das Navigationssystem antizipiert wird,

- ein Betriebszustand eines Fahrtrichtungsanzeigers, insbesondere in Verbindung mit Daten, die mittels des Navigationssystems bereitgestellt werden, beispielsweise basierend auf der Routenplanung,

- ein Betriebszustand eines Sicherheitssystems der Antriebsachse bzw. des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel eines automatischen Blockierverhinderers, eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP), insbesondere mit einem Anhänger-Stabilitäts-Assistent, einer Antriebsschlupfregulierung etc. Durch das Erfassen der Auslenkung des Fahrpedals bzw. des Verlaufs von Auslenkungen des Fahrpedals über der Zeit kann beispielsweise ein Rückschluss auf eine bevorzugte Fahrweise des Fahrers des Kraftfahrzeugs gezogen werden. Ferner kann basierend auf der Auslenkung des Fahrpedals bzw. basierend auf dem Verlauf der Fahrpedalauslenkungen darauf geschlossen werden, ob ein leistungsintensives Fahrmanöver durch den Fahrer beabsichtigt ist, etwa ein Überholmanöver. Durch das Erfassen des Verlaufs der Überschreitungen der Grenzstellung des Fahrpedals über der Zeit kann unter anderem darauf geschlossen werden, dass ein inhomogener Fahrbahnbelag vorliegt, der einen baldigen Einsatz der Allradantriebsfunktionalität erforderlich macht. Bei der Grenzstellung des Fahrpedals kann es sich zum Beispiel um eine Kick-Down-Betätigungsschwelle des Fahrpedals und/oder um eine andere vorgegebene oder vorgebbare Betätigungs- schwelle/Grenzstellung des Fahrpedals handeln. Das Erfassen des Reibbeiwerts und/oder der Steigung der vorausliegenden oder aktuell befahrenen Fahrbahn trägt ebenfalls dazu bei, effizient abzuschätzen, ob ein Mehr an Antriebsleistung und/oder Traktion erforderlich ist, das durch das Einkoppeln der elektrischen Traktionsmaschine in den restlichen Antriebsstrang bereitgestellt werden kann. Die Routenplanung kann durch den Fahrer in das Navigationssystem eingegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann mittels des Navigationssystems, etwa indem es digitales Kartenmaterial auswertet, eine Route bzw. ein vorausliegender Streckeabschnitt automatisch antizipiert werden, ohne dass der Fahrer sein Fahrziel aktiv eingegeben hat. Durch das Erfassen dieser Routenplanung - insbesondere in Verbindung mit einem Auswerten eines aktuellen Betriebszustands eines Fahrtrichtungsanzeigers - kann auf einen Abbiegevorgang, insbesondere mit nachfolgendem hohem Antriebsmomentbedarf, geschlossen werden, etwa beim Auffahren auf eine Autobahn oder eine sonstige Schnellstraße. In diesem Fall steht in vorteilhafter weise das Maximum an Antriebsleistung zur Verfügung, sobald der Fahrer des Kraftfahrzeugs durch Betätigen des Fahrpedals zum Auffahren auf die Autobahn das Kraftfahrzeug stark geschwindigkeitszunehmend beschleunigt. Befindet sich wenigstens eines der Sicherheitssysteme des Kraftfahrzeugs und/oder der Antriebsachse aktuell in einem Regelbetrieb, kann es ebenfalls erforderlich sein oder werden, dass die elektrische Traktionsmaschine zu Bremszwecken oder Beschleunigungszwecken in den restlichen Antriebsstrang eingekoppelt wird, zum Beispiel zum achs- und/oder radselektiven beschleunigen/bremsen.

Durch das Erfassen der Fahrzustandsgröße bzw. Fahrzustandsgrößen lässt sich der Kopplungswahrscheinlichkeitswert K besonders genau ermitteln, sodass in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrsituation das Ankoppeln des Getriebeabtriebselements an die Rad- antriebswelle situationsadäquat und bedarfsgerecht besonders flink erfolgen kann. Insbesondere in Hinsicht auf das wenigstens eine Sicherheitssystem bzw. Fahrstabilitätssystem wird durch das schnelle bzw. flinke Einkoppeln der elektrischen Traktionsmaschine in den restlichen Antriebsstrang eine Regelgeschwindigkeit und/oder eine Regelgüte des entsprechenden Systems erhöht, was zu einer besonders hohen Verkehrssicherheit beiträgt. Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird zum Erfassen der jeweiligen Fahrzustandsteilgröße eine Sensorik - zum Beispiel eine ohnehin in dem Kraftfahrzeug eingesetzte Sensorik - eingesetzt. Alternativ oder zusätzlich wird zum Erfassen der jeweiligen Fahrzustandsteilgröße ein Navigationssystem des Kraftfahrzeugs eingesetzt. So wird zum Beispiel mittels der Sensorik der aktuelle Fahrzustand erfasst, und basierend auf einem entsprechenden Sensorwert wird die korrespondierende Fahrzustandsgröße bereitgestellt. Bei Sensoren der Sensorik, die zum Erfassen der jeweiligen Fahrzustandsteilgröße eingesetzt werden, handelt es sich zum Beispiel um einen Geschwindigkeitssensor, um einen Raddrehzahlsensor, um einen Beschleunigungssensor, um einen Temperatursensor, um einen Kamerasensor, um einen Lasersensor, um einen Lidar-Sensor etc. Zum Erfassen von Fahrbahndaten, beispielsweise der Steigung, einem Kurvenverlauf etc., kann das Navigationssystem eingesetzt werden. Indem die Sensorik und/oder das Navigationssystem ohnehin in dem Kraftfahrzeug eingesetzt sind/ist, ergibt sich in vorteilhafter Weise jeweils eine Doppelfunktionalität, da auf eine separate Sensorik und/oder auf ein separates Navigationssystem zum Ausführen des Verfahrens verzichtet werden kann.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass - wenn der Kopplungsvorgang eingeleitet wird oder ist - die Radantriebswelle und das Getriebeabtriebselement mittels der Kopplungseinrichtung formschlüssig miteinander gekoppelt werden. Mit anderen Worten: Die Kopplungseinrichtung weist wenigstens eine formschlüssig wirkende Kopplungseinheit auf oder ist als die formschlüssig wirkende Kopplungseinheit ausgebildet. Bei der formschlüssig wirkenden Kopplungseinheit kann es sich zum Beispiel um eine Klauenkupplung, eine Zahnkupplung etc. handeln. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung frei von einer reibschlüssig wirkenden Kopplungseinheit, also zum Beispiel frei von einer Reibscheibenkupplung etc., ist. So sind Reibverluste zwischen der Radantriebswelle und dem Getriebeabtriebselement wirksam vermieden.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird - wenn die Drehzahl des Getriebeabtriebselements an die Radantriebswellendrehzahl prädiktiv angepasst wurde und nachfolgend der Kopplungsvorgang nicht eingeleitet wird - das Getriebeabtriebselement in ei- nem generatorischen Betrieb der elektrischen Traktionsmaschine gebremst, insbesondere in den Stillstand gebremst. Dabei wird aufgrund des generatorischen Betriebs der elektrischen Traktionsmaschine einem elektrischen Energiespeicher der Antriebsachse oder des die Antriebsachse aufweisenden Kraftfahrzeugs mittels der elektrischen Traktionsmaschine elektrische Energie bereitgestellt. Sollte es also beim Ausführen des Verfahrens dazu kommen, dass der Kopplungswahrscheinlichkeitswert K ermittelt wird, der größer als der Grenzwert G ist, und daraufhin mittels der elektrischen Traktionsmaschine prädiktiv die Drehzahl des Getriebeabtriebselements an die Radantriebswellendrehzahl angepasst wird, ist der damit einhergehende Energieverbrauch zumindest teilweise kompensierbar, indem durch das anschließende aktive Abbremsen des Getriebeabtriebselements die elektrische Traktionsmaschine so lange generatorisch angetrieben wird, bis das Getriebeabtriebselement und infolgedessen die Rotorwelle der elektrischen Traktionsmaschine wieder stillstehen. Folglich ist das Verfahren besonders energieeffizient.

Die Erfindung betrifft zudem eine Steuereinheit für die Antriebsachse des Kraftfahrzeugs, die gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgebildet ist. Dabei ist die Steuereinheit dazu konfiguriert, Verfahrensschritte des gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgebildeten Verfahrens - insbesondere alle Verfahrensschritte des entsprechenden Verfahrens - durchzuführen und anhand der Verfahrensschritte die elektrische Traktionsmaschine der Antriebsachse und/oder die Kopplungseinrichtung zu steuern bzw. anzusteuern. Demnach sind die Steuereinheit sowie die elektrische Traktionsmaschine und/oder die Kopplungseinrichtung derart miteinander gekoppelt oder koppelbar, dass der elektrischen Traktionsmaschine und/oder der Kopplungseinrichtung mittels der Steuereinheit Steuersignale bereitgestellt werden können. Dabei ist die elektrische Traktionsmaschine dazu ausgebildet, die Steuersignale der Steuereinheit als Eingangssteuersignale zu akzeptieren.

Ferner betrifft die Erfindung eine Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug, die gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgebildet ist und gemäß einem in der vorstehenden Beschreibung dargelegten Verfahren betreibbar bzw. steuerbar oder ansteuerbar ist. Hierzu weist die Antriebsachse die entsprechend der vorstehenden Beschreibung ausgebildete Steuereinheit auf.

In weiterer Ausgestaltung ist die Antriebsachse als eine Nebenantriebsachse ausgebildet, mittels derer in bestimmungsgemäßer Einbaulage in Verbindung mit einer Hauptan- triebsachse des Kraftfahrzeugs eine Allradantriebsfunktionalität für das Kraftfahrzeug bereitstellbar ist. Auf diese Weise ist durch das bedarfsgerechte bzw. situationsadäquate Einkoppeln der elektrischen Traktionsmaschine in den restlichen Antriebsstrang selektiv ein Allradantrieb des Kraftfahrzeugs aktivierbar bzw. deaktivierbar. Dieses Aktivieren bzw. Deaktivieren des Allradantriebs erfolgt gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren besonders flink.

Schließlich betrifft die Erfindung des Weiteren ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Hybridkraftfahrzeug oder ein rein elektrisch antreibbares bzw. fortbewegbares Kraftfahrzeug, das die gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgebildete Antriebsachse aufweist. Insbesondere ist die Antriebsachse als die Nebenantriebsachse ausgebildet, was bedeutet, dass das Kraftfahrzeug wenigstens eine weitere antreibbare bzw. angetriebene Achse aufweist. Wird das Kraftfahrzeug im Fährbetrieb sowohl mittels der Antriebsachse als auch mittels der wenigsten einen weiteren Achse angetrieben, verfügt das Kraftfahrzeug - zumindest in diesem Betriebsmodus - über Mehrachsantrieb, insbesondere Allradantrieb.

Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine schematische bzw. topologische Ansicht einer Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug, die eine Kopplungseinrichtung aufweist, mittels derer eine elektrische Traktionsmaschine der Antriebsachse und Anteile einer Getriebeeinrichtung der Antriebsachse deaktiviert sind;

Fig. 2 eine schematische bzw. topologische Ansicht der Antriebsachse, wobei mittels der Kopplungseinrichtung eine Radantriebswelle und ein Getriebeabtriebselement miteinander gekoppelt werden; Fig. 3 eine schematische bzw. topologische Ansicht der Antriebsachse, wobei mittels der Kopplungseinrichtung die Radantriebswelle und das Getriebeabtriebselement miteinander gekoppelt sind;

Fig. 4 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Betreiben der Antriebsachse.

In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Im Folgenden werden ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsachse 1 , eine Steuereinheit 2, die Antriebsachse 1 an sich sowie ein die Antriebsachse 1 aufweisendes Kraftfahrzeug 3 in gemeinsamer Beschreibung dargelegt. Die Antriebsachse 1 ist im vorliegenden Beispiel als eine Nebenantriebsachse 4 ausgebildet, wobei die Antriebsachse 1 , das heißt die Nebenantriebsachse 4, in bestimmungsgemäßer Einbaulage ein Bestandteil des Kraftfahrzeugs 3 ist. Das Kraftfahrzeug 3 ist in den Figuren angedeutet, aber nicht vollständig dargestellt. Das Kraftfahrzeug 3 ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet und weist die Antriebsachse 1 bzw. Nebenantriebsachse 4 sowie zusätzlich dazu wenigstens eine weitere Antriebsachse (nicht dargestellt) auf. Mittels der Antriebachse 1 bzw. Nebenantriebsachse 4 im Zusammenspiel mit der weiteren Antriebsachse ist eine Allradantriebsfunktionalität des Kraftfahrzeugs 3 bereitgestellt. Das bedeutet, wenn die Antriebsachse 1 bzw. Nebenantriebsachse 4 aktiviert ist, verfügt das Kraftfahrzeug 3 über Mehrachs-, insbesondere Allradantrieb. Wenn mittels der Antriebsachse 1 dem Kraftfahrzeug 3 keine Antriebsleistung bereitgestellt wird, verfügt das Kraftfahrzeug 3 lediglich über Heckantrieb oder lediglich über Frontantrieb.

Die Antriebsachse 1 bzw. Nebenantriebsachse 4 weist eine elektrische Traktionsmaschine 5 sowie eine Getriebeeinrichtung 6 auf. Ein Rotor 7 der elektrischen Traktionsmaschine 5 und infolgedessen eine Rotorwelle 8 der elektrischen Traktionsmaschine 5 und ein Getriebeantriebselement 9, vorliegend eine Getriebeantriebswelle, sind drehfest miteinander verbunden. Die Getriebeeinrichtung 6 weist weiter einen Übersetzungsmechanismus 10 sowie ein Differenzial 11 auf, das im vorliegenden Beispiel als ein Kegelraddifferential ausgebildet ist. Mittels des Übersetzungsmechanismus 10 sind die Rotorwelle 8 und Abtriebselemente 12 des Differenzials 11 drehfest miteinander verbindbar und im vorliegenden Beispiel miteinander verbunden. Bei dem jeweiligen Abtriebselement 12 han- delt es sich zum Beispiel um eine jeweilige Ausgangswelle des Differenzials 11. Eines der Abtriebselemente 12 bzw. eine der Ausgangswellen des Differenzials 11 ist direkt mit einem der Räder 13 (Reifen-Felgen-Kombination) des Kraftfahrzeugs 3 drehfest verbunden. Durch das entsprechende Abtriebselement 12, das im vorliegenden Beispiel in Fig. 1 links dargestellt ist, ist also eine Radantriebswelle der Antriebsachse 1 bzw. des Kraftfahrzeugs 3 gebildet, welche drehfest mit dem (in Fig. 1 links dargestellten) Rad 13 des Kraftfahrzeugs 3 bzw. der Antriebsachse 1 verbunden ist. Das andere der Abtriebselemente 12 bzw. die andere der Ausgangswellen des Differenzials 11 ist mittels einer Kopplungseinrichtung 14 mit einer Radantriebswelle 15 des in Fig. 1 rechts dargestellten Rads 13 selektiv drehfest verbindbar. Das bedeutet, dass die Antriebsachse 1 bzw. das die Antriebsachse 1 aufweisende Kraftfahrzeug 3 die Kopplungseinrichtung 14 aufweist. Dabei ist die Kopplungseinrichtung 14 zwischen einer Kopplungsstellung und einer Entkopplungsstellung verstellbar. Ferner kann die Kopplungseinrichtung 14 - sofern diese als eine reibschlüssig wirkende Kopplungseinrichtung ausgebildet ist - in wenigstens eine Schlupfstellung verstellt werden. In der Kopplungsstellung sind die Radantriebswelle 15 und ein Getriebeabtriebselement 16, das durch das entsprechende Abtriebselement 12 des Differenzials 11 gebildet ist, drehfest miteinander verbunden, sodass eine Relativdrehung zwischen der Radantriebswelle 15 und dem Getriebeabtriebselement 16 bzw. dem entsprechenden Abtriebselement 12 gesperrt ist. Dahingegen ist in der Entkopplungsstellung der Kopplungseinrichtung 14 eine Relativdrehung zwischen der Radantriebswelle 15 und dem Getriebeabtriebselement 16 freigegeben. Anders ausgedrückt: Mittels der Kopplungseinrichtung 14 sind das Getriebeabtriebselement 16 der Getriebeeinrichtung 6 und die Radantriebswelle 15 miteinander drehfest koppelbar bzw. voneinander entkoppelbar. Wenn die Kopplungseinrichtung 14 als eine formschlüssig wirkende Kopplungseinrichtung ausgebildet ist, sind das Getriebeabtriebselement 16 und die Radantriebswelle 15 selektiv drehfest miteinander koppelbar bzw. voneinander entkoppelbar. In der Schlupfstellung wird zwischen dem Getriebeabtriebselement 16 der Getriebeeinrichtung 6 und der Radantriebswelle 15 Drehzahl und/oder Drehmoment übertragen, wobei in bestimmtem Maße eine Relativdrehung zwischen dem Getriebeabtriebselement 16 und der Radantriebswelle 15 zugelassen ist.

Die Kopplungseinrichtung 14 kann in alternativer Ausgestaltung an einer anderen Stelle der Antriebsachse 1 angeordnet sein, etwa zwischen der Getriebeeinrichtung 6 und dem Differenzial 11 , zwischen der Rotorwelle 8 und der Getriebeeinrichtung 6 etc. Des Weiteren ist es denkbar, dass die Kopplungseinrichtung 14 als Teil des Übersetzungsmechanis- mus 10, etwa als ein Getriebeschaltelement (nicht dargestellt) ausgebildet ist. Ferner kann die Kopplungseinrichtung 14 als ein Teil des Differenzials 11 ausgebildet sein.

Im vorliegenden Beispiel ist die Kopplungseinrichtung 14 als eine formschlüssig wirkende Kopplungseinheit ausgebildet, was bedeutet, dass ein erstes Kopplungselement 17 und ein zweites Kopplungselement 18 der Kopplungseinrichtung 14 zwischeneinander einen Formschluss vermitteln, wenn die Kopplungseinrichtung 14 aus der Entkopplungsstellung in die Kopplungsstellung verstellt wird.

Das Kraftfahrzeug 3, insbesondere dessen Antriebsachse 1 , weist im vorliegenden Beispiel zudem die Steuereinheit 2 sowie eine Sensorik 19 auf. Die Steuereinheit 2 ist dazu konfiguriert bzw. eingerichtet, Verfahrensschritte, insbesondere alle Verfahrensschritte, des im Folgenden noch näher beschriebenen Verfahrens zum Betreiben der Antriebsachse 1 durchzuführen. Hierzu ist die Steuereinheit 2 mit der elektrischen Traktionsmaschine 5 und/oder mit der Kopplungseinrichtung 14 gekoppelt oder koppelbar, wobei die elektrische Traktionsmaschine 5 und/oder die Kopplungseinrichtung 14 dazu ausgebildet sind/ist, Steuersignale der Steuereinheit 2 als Eingangssteuersignale zu akzeptieren. Mit anderen Worten ist im vorliegenden Beispiel vorgesehen, dass die elektrische Traktionsmaschine 5 und/oder die Kopplungseinrichtung 14 mittels der Steuereinheit 2 ansteuerbar oder steuerbar sind/ist.

Die Sensorik 19 ist insbesondere als eine Sensorik des Kraftfahrzeugs 3 ausgebildet, wobei das Kraftfahrzeug 3 unabhängig von der Antriebsachse 1 die Sensorik 19 ohnehin aufweist. Des Weiteren weist das Kraftfahrzeug 3, insbesondere dessen Antriebsachse 1 , ein Navigationssystem 20 auf, wobei die Sensorik 19 und/oder das Navigationssystem 20 mit der Steuereinheit 2 verbunden oder verbindbar sind. So ist es ermöglicht, dass ein mittels der Sensorik 19 ermittelter Wert (Sensorwert) und/oder Daten aus dem Navigationssystem 20 der Steuereinheit 2 zur elektronischen Weiterverarbeitung bereitgestellt wer- den/wird.

In Fig. 1 ist durch strichlierte Darstellung angedeutet, dass der Rotor 7 und damit in Verbindung stehende Elemente der Getriebeeinrichtung 6 frei von Drehzahl und Drehmoment sind, was bedeutet, dass die in Fig. 1 strichliert dargestellten Elemente stillstehen bzw. deaktiviert sind. Das bedeutet, dass in diesem Zustand im Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs 3 die Räder 13 passiv gezogen oder geschoben werden. Um nun besonders effizient, ins- besondere flink, die elektrische Traktionsmaschine 5 in den restlichen Antriebsstrang (wieder) einzuschalten, wird gemäß dem Verfahren zum Betreiben der Antriebsachse 1 prädiktiv - also unabhängig davon, ob die Kopplungseinrichtung 14 aus der Entkopplungsstellung in die Kopplungsstellung verstellt wird, wodurch die Radantriebswelle 15 und das Getriebeabtriebselement 16 drehfest miteinander gekoppelt werden, tatsächlich eingeleitet wird - in einem ersten Verfahrensschritt S1 (siehe Fig. 4) eine Fahrzustandsgröße erfasst, die eine aktuelle Fahrsituation des Kraftfahrzeugs 3, insbesondere der Antriebsachse 1 , charakterisiert. Daraufhin wird in einem weiteren Verfahrensschritt S2 basierend auf der im Verfahrensschritt S1 erfassten Fahrzustandsgröße ein Kopplungswahrscheinlichkeitswert K ermittelt. Zum Erfassen der Fahrzustandsgröße kommen/kommt im vorliegenden Beispiel die Sensorik 19 und/oder das Navigationssystem 20 zum Einsatz. Beispielsweise wird mittels der Sensorik 19 und/oder mittels des Navigationssystems 20 der Steuereinheit 2 ein Sensor- und/oder Navigationswert bereitgestellt, der mittels der Steuereinheit 2 Rechenoperationen unterzogen wird, an deren Ergebnis der Kopplungswahrscheinlichkeitswert K steht. Hierzu kann die Steuereinheit 2 eine Computereinrichtung aufweisen, die Software bzw. einen Programmcode ausführt, wodurch auf Basis des Sensor- bzw. Navigationswerts der Kopplungswahrscheinlichkeitswert K ermittelt wird.

In einem weiteren Verfahrensschritt S3 wird geprüft, ob der Kopplungswahrscheinlichkeitswert K größer oder zumindest gleich einem vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzwert G ist. Liefert der Verfahrensschritt S3 das Ergebnis, dass der Kopplungswahrscheinlichkeitswert K größer als der Grenzwert G ist, schließt sich an den Verfahrensschritt S3 ein weiterer Verfahrensschritt S4 an, in dem mittels der elektrischen Traktionsmaschine 5 eine Drehzahl des Getriebeabtriebselements 16 an eine Drehzahl der Radantriebswelle 15 angepasst wird. Sollte nach Durchlaufen des Verfahrensschritts S3 dahingegen das Ergebnis vorliegen, dass der Kopplungswahrscheinlichkeitswert K kleiner als der Grenzwert G ist, kann sich an den Verfahrensschritt S3 beispielsweise der Verfahrensschritt S1 anschließen.

Die Drehzahl des Getriebeabtriebselements 16 und die Drehzahl der Radantriebswelle 15 werden mittels der elektrischen Traktionsmaschine 5 angepasst, indem diese - insbesondere mittels der Steuereinheit 2 - derart angesteuert wird, dass die Rotorwelle 8 mit einer Synchronisationsdrehzahl dreht oder gedreht wird, und diese Synchronisationsdrehzahl mittels des Übersetzungsmechanismus 10 - insbesondere in Zusammenspiel mit dem Differenzial 11 - derart übersetzt wird, dass die Drehzahl des Getriebeabtriebselements 16 und die Radantriebswellendrehzahl gleich sind oder werden.

Wie aus der Beschreibung bis hierher hervorgeht, wurde das Verstellen der Kopplungseinrichtung 14 aus deren Entkopplungsstellung in deren Kopplungsstellung, das heißt der Kopplungsvorgang, noch nicht initiiert bzw. eingeleitet. Das Anpassen der Drehzahl des Getriebeabtriebselements 16 an die Drehzahl der Radantriebswelle 15 erfolgt vielmehr prädiktiv - das heißt unabhängig davon, ob der Kopplungsvorgang nach dem Anpassen der Drehzahl des Getriebeabtriebselements 16 an die Radantriebswellendrehzahl tatsächlich eingeleitet wird. Zum Einleiten des Kopplungsvorgangs, also zum Verstellen der Kopplungseinrichtung 14 in die Kopplungsstellung ist im vorliegenden Beispiel ein Steuersignal erforderlich, das beispielsweise mittels der Steuereinheit 2 der Kopplungseinrichtung 14 bereitgestellt wird. Solange dieses Steuersignal nicht vorliegt bzw. der Kopplungseinrichtung 14 nicht bereitgestellt wurde, gilt der Kopplungsvorgang hierin als (noch) nicht eingeleitet. Weist die Kopplungseinrichtung 14 beispielsweise einen Aktor zum Verstellen zwischen der Entkopplungsstellung und der Kopplungsstellung auf, so erfolgt das Anpassen der Drehzahl des Getriebeabtriebselements 16 an die Radantriebswellendrehzahl, bevor die Kopplungseinrichtung 14, insbesondere deren Aktor, tatsächlich mechanisch tätig wird.

Fig. 2 zeigt in schematischer bzw. topologischer Ansicht die Antriebsachse 1 , wobei mittels der Kopplungseinrichtung 14 die Radantriebswelle 15 und das Getriebeabtriebselement 16 miteinander gekoppelt werden. Hierzu wird die elektrische Traktionsmaschine 5 mittels der Steuereinheit 2 in einem Drehzahlregelungsmodus derart angesteuert, dass die Rotorwelle 8 mit der Synchronisationsdrehzahl dreht oder gedreht wird, wodurch der Übersetzungsmechanismus 10 und das Differenzial 11 , insbesondere dessen Käfig 21 angetrieben werden. Die Synchronisationsdrehzahl wird dabei mittels des Übersetzungsmechanismus 10 so übersetzt, dass das Getriebeabtriebselement 16 mit der gleichen Drehzahl und der gleichen Drehrichtung dreht oder gedreht wird, wie die Radantriebswelle 15. Aufgrund dessen drehen die Kopplungselemente 17, 18 gleich schnell und in gleiche Richtung, sodass die beiden Kopplungselemente 17, 18 zum Bilden des Formschlusses zwischeneinander miteinander in Zusammenwirkung gebracht werden können. Beispielsweise werden die Kopplungselemente 17, 18 aufeinander zubewegt, wodurch die Kopplungselemente 17, 18 ineinander eingreifen und dadurch der Formschluss ausgebildet wird. In einer Zusammenschau der Fig. 2 mit der Fig. 1 wird deutlich, dass der Überset- zungsmechanismus 10 und der Käfig 21 des Differenzials 11 sowie Kegelräder 22 des Differenzials 11 sich drehen bzw. angetrieben werden, was durch die jeweils durchgezogene Darstellung der entsprechenden Elemente in Fig. 2 verdeutlicht ist.

Fig. 3 zeigt eine schematische bzw. topologische Ansicht der Antriebsachse 1 , wobei mittels der Kopplungseinrichtung 14 die Radantriebswelle 15 und das Getriebeabtriebselement 16 miteinander drehfest gekoppelt sind. Es ist zu erkennen, dass zwischen den Kopplungselementen 17, 18 der Formschluss gebildet ist. Des Weiteren ist zu erkennen, dass die Kegelräder 22 des Differenzials 11 sich nicht drehen bzw. stillgelegt sind. Es ist zu verstehen, dass sich die Kegelräder 22 doch drehen, wenn mit der Antriebsachse 1 bzw. mit dem entsprechend ausgerüsteten Kraftfahrzeug 3 eine Kurve durchfahren wird. Des Weiteren wird die elektrische Traktionsmaschine 5, beispielsweise mittels der Steuereinheit 2, vom Drehzahlregelungsmodus in einen Drehmomentregelungsmodus umgeschaltet, sodass mittels der elektrischen Traktionsmaschine 5 den Rädern 13 ein Drehmoment 23 bereitgestellt wird.

Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Betreiben der Antriebsachse 1 , wobei zu erkennen ist, dass in einem weiteren Verfahrensschritt S5 geprüft wird, ob nach dem Verfahrensschritt S4, das heißt nachdem die Drehzahl des Getriebeabtriebselements 16 mittels der elektrischen Traktionsmaschine 5 an die Radantriebswellendrehzahl angepasst worden ist, der Kopplungsvorgang tatsächlich eingeleitet wurde. Mit anderen Worten wird im Verfahrensschritt S5 geprüft, ob mittels der Steuereinheit 2 das Steuersignal zum Verstellen der Kopplungseinrichtung 14 aus deren Entkopplungsstellung in deren Kopplungsstellung bereitgestellt wurde und/oder ob der Aktor der Kopplungseinrichtung 14 tatsächlich mechanisch tätig wird oder wurde. Wird im Verfahrensschritt S5 im Ergebnis festgestellt, dass der Kopplungsvorgang erfolgt ist, sodass die Kopplungselemente 17, 18 derart miteinander in Verbindung gebracht wurden, dass zwischen den Kopplungselementen 17, 18 der Formschluss gebildet ist, schließt sich an den Verfahrensschritt S5 ein weiterer Verfahrensschritt S6 an, in welchem das Umschalten der elektrischen Traktionsmaschine 5 aus dem Drehzahlregelungsmodus in den Drehmomentregelungsmodus erfolgt. Des Weiteren umfasst der Verfahrensschritt S6 das Bereitstellen des Drehmoments 23 mittels der elektrischen Traktionsmaschine 5.

Wird dahingegen beim Ausführen des Verfahrensschrittes S5 im Ergebnis festgestellt, dass die Steuereinheit 2 das zum Verstellen der Kopplungseinrichtung 14 erforderliche Steuersignal nicht bereitgestellt hat, schließt sich an den Verfahrensschritt S5 ein weiterer Verfahrensschritt S7 an, in welchem die elektrische Traktionsmaschine 5 in einen genera- torischen Betriebsmodus geschaltet wird und dadurch das Getriebeabtriebselement 16 über das Differenzial 11 und über den Übersetzungsmechanismus 10 aktiv gebremst wird. Dabei wird mittels der elektrischen Traktionsmaschine 5 einem elektrischen Energiespeicher der Antriebsachse 1 bzw. des Kraftfahrzeugs 3 elektrische Energie bereitgestellt. Mit anderen Worten wird in Verfahrensschritt S7 eine Energie, die zum Beschleunigen des Getriebeabtriebselements 16 auf die mit der Radantriebswellendrehzahl korrespondierende Drehzahl eingesetzt wurde, zumindest teilweise rekuperiert, sofern nach dieser Drehzahlanpassung die Kopplungseinrichtung 14 nicht in die Kopplungsstellung verstellt wird. Ist der Rekuperationsvorgang im Verfahrensschritt S7 abgeschlossen, beispielsweise wenn das Getriebeabtriebselement 16 bzw. die Rotorwelle 8 in den Stillstand gebremst ist, kann sich an den Verfahrensschritt S7 zum Beispiel der Verfahrensschritt S1 anschließen.

An den Verfahrensschritt S6 kann sich ein Abkoppelvorgang anschließen, bei welchem die elektrische Traktionsmaschine 5 mittels der Steuereinheit 2 derart angesteuert wird, dass die Kopplungselemente 17, 18 spannungsfrei zueinander angeordnet sind, sodass der Formschluss zwischen den Kopplungselementen 17, 18 einfach gelöst werden kann. Dies ist der Fall, wenn mittels der Traktionsmaschine 5 kein antreibendes und kein bremsendes Drehmoment zum Antreiben bzw. Bremsen der Räder 13 bereitgestellt wird; es wird eine sogenannte Nullmoment-Regelung ausgeführt. Des Weiteren wird die elektrische Traktionsmaschine 5 vor dem Verstellen der Kopplungseinrichtung 14 in deren Entkopplungsstellung aus dem Drehmomentregelungsmodus in den Drehzahlregelungsmodus geschaltet, sodass alle an einer Drehmomentübertragung beteiligte Elemente der Antriebsachse 1 relativ zueinander drehmomentfrei werden. Ist dieser Zustand erreicht, wird die Kopplungseinrichtung 14 - die auch als DCU (Disconnect Clutch Unit) bezeichnet werden kann - geöffnet bzw. in die Entkopplungsstellung verstellt. In diesem Zustand ist es dann beispielsweise ermöglicht, die elektrische Traktionsmaschine 5 stillzulegen, insbesondere vollständig auszuschalten, was zum Beispiel das Ausschalten eines Inverters der elektrischen Traktionsmaschine 5 umfasst. Somit ist der Zustand der Antriebsachse 1 erreicht, der in Fig. 1 sowie in zu Fig. 1 gehörenden Beschreibungsteilen dargestellt ist. Der Käfig 21 des Differenzials 11 steht still, wobei das links dargestellte der Abtriebselemente 12 mittels des links dargestellten Rads 13 angetrieben wird, indem die Antriebsachse 1 passiv geschoben oder gezogen wird, wobei die Räder 13 auf einem Fahrbahnbelag ab- rollen. Es drehen sich die Kegelräder 22 des Differenzials 11 , sodass das links dargestellte Abtriebselement 12 und das rechts dargestellte Abtriebselement 12 in Draufsicht gegensinnig drehen, wodurch die Kopplungselemente 17, 18 gegensinnig drehen bzw. gegensinnig gedreht werden.

Es wird erneut auf das Flussdiagramm der Fig. 4 bezuggenommen, in welchem zu erkennen ist, dass zum Ausführen des Verfahrensschritts S1 , das heißt zum Erfassen der Fahrzustandsgröße, Daten 24 der Sensorik 19 und/oder des Navigationssystems 20 als Eingangswerte fungieren. Bei diesen Daten handelt es sich zum Beispiel um Fahrzustandsteilgrößen, welche die jeweilige Fahrsituation bzw. den jeweiligen Fahrzustand zumindest teilweise charakterisieren. Mit anderen Worten kann die Fahrzustandsgröße durch eine oder mehr der folgenden Fahrzustandsteilgrößen gebildet sein:

- eine Auslenkung eines Fahrpedals bzw. Gaspedals,

- ein Verlauf von Auslenkungen des Fahrpedals bzw. Gaspedals über der Zeit,

- ein Verlauf von Überschreitungen einer vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzstellung des Fahrpedals über der Zeit,

- ein Reibbeiwert eines vorausliegenden oder aktuell befahrenen Fahrbahnbelags,

- eine Steigung einer vorausliegenden oder aktuell befahrenen Fahrbahn,

- eine Routenplanung, die beispielsweise durch den Fahrer in das Navigationssystem 20 eingegeben wurde und/oder automatisch (also ohne Zutun des Fahrers bzw. ohne eingegebene Routenplanung) durch das Navigationssystem 20 antizipiert wird,

- ein Betriebszustand eines Fahrtrichtungsanzeigers,

- ein Betriebszustand eines Sicherheitssystems, insbesondere Fahrerassistenzsystems oder Fahrstabilitätssystems.

Im Flussdiagramm der Fig. 4 sind des Weiteren Verfahrensbestandteile des Verfahrens zum Betreiben der Antriebsachse 1 strichliert dargestellt, die alternativ oder zusätzlich zu den bisher beschriebenen Verfahrensschritten S1 bis S7 ausgeführt werden können. Es ist ein weiterer Verfahrensschritt S8 dargestellt, dem eine erste Fahrzustandsgröße 25 bereitgestellt wird, bei der der Kopplungswahrscheinlichkeitswert K größer als der Grenzwert G ist. Das bedeutet, dass zum Ausführen des Verfahrensschritts S8 in der Vergangenheit diese erste Fahrzustandsgröße 25 gespeichert wurde, beispielsweise mittels der Steuereinheit 2. Es handelt sich also bei der ersten Fahrzustandsgröße 25 um eine vergangene Fahrzustandsgröße. Des Weiteren wird dem Verfahrensschritt S8 zum Ausführen desselben eine zweite Fahrzustandsgröße 26 bereitgestellt, wobei es sich bei dieser zweiten Fahrzustandsgröße 26 um die Fahrzustandsgröße handelt, die vor dem Ausführen des Verfahrensschritts S8 im Verfahrensschritt S1 erfasst wird oder wurde. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die im Verfahrensschritt S1 erfasste Fahrzustandsgröße zur späteren/erneuten Verwendung, insbesondere im Verfahrensschritt S8, in der Antriebsachse 1 bzw. im Kraftfahrzeug 3, insbesondere in der Steuereinheit 2, gespeichert wird. Im Verfahrensschritt S8 wird dann ein Abweichungswert A ermittelt, welcher eine Abweichung zwischen der ersten Fahrzustandsgröße 25 und der zweiten Fahrzustandsgröße 26 charakterisiert. In einem weiteren Verfahrensschritt S9, der sich an den Verfahrensschritt S8 anschließt, wird dann geprüft, ob der Abweichungswert A kleiner als ein vorgegebener oder vorgebbarer Abweichungsgrenzwert AG ist. Liegt nach dem Ausführen des Verfahrensschritts S9 das Ergebnis vor, dass der Abweichungswert A kleiner als der Abweichungsgrenzwert AG ist, wird prädiktiv die Drehzahl des Getriebeabtriebselements 16 an die Radantriebswellendrehzahl angepasst. Mit anderen Worten wird - wenn der Abweichungswert A kleiner als der Abweichungsgrenzwert AG ist - im Anschluss an den Verfahrensschritt S9 der Verfahrensschritt S4 ausgeführt. Ergibt der Verfahrensschritt S9 hingegen, dass der Abweichungswert A größer oder zumindest gleich dem Abweichungsgrenzwert AG ist, kann sich an den Verfahrensschritt S9 beispielsweise der Verfahrensschritt S1 anschließen.

Durch das Verfahren zum Betreiben der Antriebsachse 1 für das Kraftfahrzeug 3, durch die Steuereinheit 2, durch die Antriebsachse 1 an sich sowie durch das Kraftfahrzeug 3 ist eine jeweilige Möglichkeit aufgezeigt, wie eine elektrische Maschine, beispielsweise die elektrische Traktionsmaschine 5, besonders effizient und insbesondere flink situationsadäquat bzw. bedarfsgerecht reversibel in einen Antriebsstrang eingekoppelt werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Antriebsachse

2 Steuereinheit

3 Kraftfahrzeug

4 Nebenantriebsachse

5 elektrische Traktionsmaschine

6 Getriebeeinrichtung

7 Rotor

8 Rotorwelle

9 Getriebeantriebselement

10 Übersetzungsmechanismus

11 Differenzial

12 Abtriebselement

13 Rad

14 Kopplungseinrichtung

15 Radantriebswelle

16 Getriebeabtriebselement

17 Kopplungselement

18 Kopplungselement

19 Sensorik

20 Navigationssystem

21 Käfig

22 Kegelrad

23 Drehmoment

24 Daten

25 erste Fahrzustandsgröße

26 zweite Fahrzustandsgröße

A Abweichungswert

AG Abweichungsgrenzwert

G Grenzwert

K Koppl u ng swah rsch ei n I i ch keitswert Verfahrensschritt Verfahrensschritt Verfahrensschritt Verfahrensschritt Verfahrensschritt Verfahrensschritt Verfahrensschritt Verfahrensschritt Verfahrensschritt