Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Einzelradantriebs in einem zweiachsigen Kraftfahrzeug mit wenigstens einer elektrifizierten Achse, auf der jedem Rad ein Elektroantriebsmotor zugeordnet ist.

Einzelradantriebe kommen zunehmend bei Fahrzeugen mit mindestens einer elektrisch angetriebenen Achse zum Einsatz. Ein Vorteil des Einzelradantriebs ist unter anderem die Möglichkeit zur Umsetzung einer radindividuellen Verteilung des Antriebsmoments (z.B. für das sogenannte „Torque Vectoring“). Der Verzicht auf ein Differentialgetriebe bedeutet, dass das Drehmoment abhängig von der erwünschten Längs- und Querbeschleunigung des Fahrzeugs gleich oder gezielt unterschiedlich an die zwei Räder der Achse mit elektrischem Einzelradantrieb verteilt werden muss.

Diese Flexibilität bedeutet auch einen hohen Anspruch an die Genauigkeit des abgegebenen Drehmoments zweier völlig oder teils unabhängigen elektrischen Antriebe bzw. Antriebsmotoren. Eine zu hohe Abweichung der Drehmomente vom jeweiligen Sollwert kann die Fahrdynamik negativ beeinflussen. Der Fahrer müsste durch deutliches Gegenlenken bei Geradeausfahrt ausgleichen. Ab einer gewissen Schwelle ist das Fahrverhalten des Fahrzeugs nicht akzeptabel. Mit diesem Problem beschäftigt sich beispielsweise die DE 10 2018 213468 A1. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung eines Einzelradantriebs insbesondere im Hinblick auf einen reduzierten Energiebedarf und gleichzeitig auf eine erhöhte Funktionssicherheit zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst, während in den abhängigen Ansprüchen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Einzelradantriebs in einem zweiachsigen Kraftfahrzeug mit wenigstens einer elektrifizierten Fahrzeugachse, auf der jedem Rad ein Elektroantriebsmotor zugeordnet ist, mit einer elektronischen Steuereinheit und mit einer zwischen den Elektroantriebsmotoren durch die Steuereinheit ansteuerbaren Koppeleinheit, wobei die Steuereinheit und die Koppeleinheit derart ausgestaltet sind, dass

- bei Vorliegen mindestens einer ersten vorgegebenen Bedingung in einem ersten Stellbetrieb (Modus 1 ) nur ein definierter Elektroantriebsmotor beide Räder antreibt, wobei der andere Elektroantriebsmotor abgelegt ist, und

- bei Vorliegen mindestens einer zweiten vorgegebenen Bedingung in einem zweiten Stellbetrieb (Modus 2) beide Elektroantriebsmotoren getrennt voneinander je ein Rad antreiben.

Der zweite Elektroantriebsmotor ist somit der Haupt-Elektroantriebsmotor, der in beiden Stellbetrieben aktiviert ist.

Die Koppeleinheit kann beispielsweise durch Schiebemuffen, Magnetkupplungen oder Klauenkupplungen ausgebildet sein. Jedoch ist die Verwendung von Schiebemuffen aufgrund des geringeren Konstruktionsaufwandes besonders vorteilhaft.

Vorzugsweise umfasst für Modus 1 die Koppeleinheit zwei Schiebemuffen, wobei eine erste Schiebemuffe im ersten Stellbetrieb einen ersten Elektroantriebsmotor von der ihm zugeordneten ersten Antriebswelle abkoppelt und wobei eine zweite Schiebemuffe im ersten Stellbetrieb den zweiten Elektroantriebsmotor an diese erste Antriebswelle ankoppelt. Vorzugsweise umfasst für Modus 2 die Koppeleinheit zwei Schiebemuffen, wobei die/eine erste Schiebemuffe im zweiten Stellbetrieb den ersten Elektroantriebsmotor an die ihm zugeordnete erste Antriebswelle ankoppelt und wobei die/eine zweite Schiebemuffe im zweiten Stellbetrieb den zweiten Elektroantriebsmotor an die ihm zugeordnete zweite Antriebswelle ankoppelt.

Die zweite Schiebemuffe ist dabei in beiden Stellbetrieben (Modus 1 , Modus 2) vorzugsweise mit dem Kegelrad eines Differentials an der zweiten Antriebswelle bzw. Abtriebswelle verbunden.

Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:

Hintergrund der Erfindung: Erhöhte Anforderungen bei Mehrmotorenkonzepten, insbesondere im Hinblick auf eine Effizienz-Verbesserung bei geringen Lasten.

Stand der Technik: Es gibt schon bei verschiedenen Herstellern Abkoppelelemente, die das Abkoppeln von E-Maschinen bei Fahrzeugen erlauben. Dabei geht es aber immer um die Abkoppelung von ganzen Fahrzeugachsen. Beispielsweise kann die Hinterachse abgekoppelt werden und die Vorderachse als (einzige) Antriebsachse vorgegeben werden.

Technisches Problem: Bei den bekannten technischen Lösungen, insbesondere bei Elektrofahrzeugen mit Allradantrieb, wird immer eine Fahrzeugachse zugunsten einer/der anderen Fahrzeugachse abgekoppelt. Bei Mehrmotoren-Konzepten mit z.B. zwei E-Maschinen auf der Hinterachse entsteht dann das Problem, dass bei Abkoppelung der (gesamten) Hinterachse nur mit der Vorderachse gefahren werden muss, um Effizienzziele zu erreichen. Der eigentlich gewünschte und fahrdynamisch günstigere Hinterradantrieb wäre bei einer derartigen Effizienz-Betriebsstrategie somit nicht möglich.

Grundprinzip der Erfindung: Mit der Erfindung kann man zeitweise insbesondere auf der Hinterachse einen E-Motor (kurz für Elektroantriebsmotor oder Elektromaschine) abschalten und mit dem anderen E-Motor beide Hinterräder über ein bekanntes Differential antreiben. Somit hat man den Vorteil, dass dieser eine E-Motor in einem besseren Kennfeldpunkt betrieben werden kann und somit Effizienz-Ziele besser erreicht werden können, wobei gleichzeitig grundsätzlich ein Hinterradantrieb zumindest zum Teil beibehalten werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber auch zusätzlich oder alternativ auf einer Vorderachse vorgesehen sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Übersicht über die wesentlichen Komponenten der Erfindung in einem ersten Modus und

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Übersicht über die wesentlichen Komponenten der Erfindung in einem zweiten Modus.

In Fig. 1 ist ein Modus 1 und in Fig. 2 ist ein Modus 2 dargestellt.

Grundsätzlich sind im Modus 2 gemäß Fig. 2 beide E-Motoren EM1 und EM2 im Einsatz. Auf der Seite eines E-Motors EM2 (z.B. auf der linken Seite einer Hinterachse HA) wird durch eine erste (hier linke) Schiebemuffe S1 das (letzte) Zahnrad Z1 der Übersetzung G2 über ein Zahnrad Z2 mit der Abtriebswelle A2 verbunden. Auf der Seite des anderen E-Motors EM1 (z.B. auf der rechten Seite einer Hinterachse HA) wird durch eine zweite (hier rechte) Schiebemuffe S2 das (hier) linke äußere Kegelrad D1 eines Differentials D über die Zahnräder Z3 und Z4 mit der anderen Abtriebswelle A1 verbunden. Somit ist das Differential starr und der E-Motor EM1 ist direkt mit der rechten Abtriebswelle A1 verbunden.

Im Modus 1 gemäß Fig. 1 wird der E-Motor EM2 über die erste Schiebemuffe S1 vom Antrieb bzw. vom der Abtriebswelle A2 entkoppelt und kann abgelegt werden. Über die zweite Schiebemuffe S2 wird die Verbindung im Differential D aufgehoben und das linke Kegelrad D1 mit der linken Abtriebswelle A2 gekoppelt.

In Fig. 1 und Fig. 2 sind gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen. In beiden Figuren sind gleiche Komponenten einmal im Modus 1 und einmal im Modus 2 dargestellt. Beide Figuren zeigen also die erfindungsgemäße Steuerung eines Einzelradantriebs in einem zweiachsigen Kraftfahrzeug mit wenigstens einer elektrifizierten Fahrzeugachse, auf der jedem Rad R1 und R2 ein Elektroantriebsmotor EM1 und EM2 zugeordnet ist. Weiterhin ist eine elektronische Steuereinheit SE und eine zwischen den Elektroantriebsmotoren EM1 und EM2 durch die Steuereinheit SE ansteuerbaren Koppeleinheit K dargestellt, wobei die Steuereinheit SE und die Koppeleinheit K zur Durchführung zweier Modi 1 und 2 ausgestaltet sind. Im Modus 1 ist insbesondere auch durch entsprechende Programmierung der Steuereinheit SE die Koppeleinheit K, die insbesondere zwei Schaltmuffen S1 und S2 umfasst, derart ausgebildet, dass bei Vorliegen mindestens einer ersten vorgegebenen Bedingung nur ein definierter Elektroantriebsmotor, hier EM1 , beide Räder R1 und R2 antreibt, wobei der andere Elektroantriebsmotor, hier EM2, abgelegt ist. Im Modus 2 ist insbesondere durch entsprechende Programmierung der Steuereinheit SE die Koppeleinheit K, die insbesondere zwei Schaltmuffen S1 und S2 umfasst, derart ausgebildet, dass für mindestens eine zweite vorgegebene Bedingung beide Elektroantriebsmotoren EM1 und EM2 getrennt voneinander je ein Rad R1 und R2 antreiben.

Dabei wird mittels der ersten Schiebemuffe S1 , die in eine erste Stellposition gesteuert wird, im Modus 1 der erste Elektroantriebsmotor EM2 von der ihm zugeordneten ersten Antriebswelle A2 abkoppelt. Mittels der zweiten Schiebemuffe S2, die ebenfalls in eine erste Stellposition gesteuert wird, wird im Modus 1 der zweite Elektroantriebsmotor EM1 an diese erste Antriebswelle A2 ankoppelt (Fig. 1 ).

Im Modus 2 wird die erste Schiebemuffe S1 derart in eine zweite Stellposition gesteuert, dass der erste Elektroantriebsmotor EM2 an die ihm zugeordnete erste Antriebswelle A2 ankoppelt wird. Die zweite Schiebemuffe S2 wird ebenfalls in eine zweite Stellposition gesteuert, durch die der zweite Elektroantriebsmotor EM1 an die ihm zugeordnete zweite Antriebswelle A1 angekoppelt wird (Fig. 2).

Die zweite Schiebemuffe S2 ist in beiden Stellbetrieben (Modus 1 , Modus 2) mit dem Kegelrad D1 des Differentials D, die der zweiten Antriebswelle A1 zugeordnet ist, verbunden.