DE-102025145166-A1 - LOSBRECHMOMENTVERHINDERUNGSSYSTEME FÜR ELEKTROFAHRZEUGE UND VERWANDTE VERFAHREN

Abstract

Es werden Losbrechmomentverhinderungssysteme und zugehörige Verfahren offenbart. Eine beispielhafte Einrichtung beinhaltet einen Elektromotor, der eine Ausgangswelle aufweist, eine Antriebswelle, um ein oder mehrerer Räder eines Fahrzeugs anzutreiben, einen Fluiddrehmomentwandler, um die Ausgangswelle des Elektromotors und die Antriebswelle wirkzukoppeln, und eine Kupplung, die zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position bewegbar ist. Die Kupplung dient dazu, die Ausgangswelle des Elektromotors und die Antriebswelle fluidisch zu koppeln, wenn sich die Kupplung in der offenen Position befindet. Die Kupplung dient dazu, dem Elektromotor zu ermöglichen, den Fluiddrehmomentwandler zu umgehen, um die Ausgangswelle des Elektromotors und die Antriebswelle mechanisch zu koppeln, wenn sich die Kupplung in der geschlossenen Position befindet.

Inventors

• Nicholas CHURCH
• Jonathan HAIR
• Keith Weston
• Matthew David Penne
• Brendan Francis DIAMOND

Assignees

• FORD GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20251103

Priority Date

20241106

Claims (15)

1. Einrichtung, die Folgendes umfasst: einen Elektromotor (202), der eine Ausgangswelle (214) aufweist; eine Antriebswelle (216), um ein oder mehrere Räder (220) eines Fahrzeugs anzutreiben; einen Fluiddrehmomentwandler, um die Ausgangswelle (214) des Elektromotors (202) und die Antriebswelle (216) wirkzukoppeln; und eine Kupplung (212), die zwischen einer eingekuppelten Position (304) und einer ausgekuppelten Position (302) bewegbar ist, wobei die Kupplung (212) dazu dient, die Ausgangswelle (214) des Elektromotors (202) und die Antriebswelle (216) fluidisch zu koppeln, wenn sich die Kupplung (212) in der ausgekuppelten Position (302) befindet, wobei die Kupplung (212) dazu dient, dem Elektromotor (202) zu ermöglichen, den Fluiddrehmomentwandler zu umgehen, um die Ausgangswelle (214) des Elektromotors (202) und die Antriebswelle (216) mechanisch zu koppeln, wenn sich die Kupplung (212) in der eingekuppelten Position (304) befindet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Kupplung (212) dazu dient, Schlupf zwischen der Ausgangswelle (214) des Elektromotors (202) und der Antriebswelle (216) zu ermöglichen, wenn sich die Kupplung (212) in der ausgekuppelten Position (302) befindet, wobei die Kupplung (212) dazu dient, Schlupf zwischen der Ausgangswelle (214) des Elektromotors (202) und der Antriebswelle (216) zu verhindern, wenn sich die Kupplung (212) in der eingekuppelten Position (304) befindet.
3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 2 , wobei die Kupplung (212), dazu dient, der Ausgangswelle (214) des Elektromotors (202) zu ermöglichen, sich mit einer ersten Drehzahl, die sich von einer zweiten Drehzahl der Antriebswelle (216) unterscheidet, zu drehen, wenn sich die Kupplung (212) in der ausgekuppelten Position (302) befindet, wobei die Kupplung (212) dazu dient, der Ausgangswelle (214) des Elektromotors (202) und der Antriebswelle (216) zu ermöglichen, sich mit derselben Drehzahl zu drehen, wenn sich die Kupplung (212) in der eingekuppelten Position (304) befindet.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3 , ferner beinhaltend einen Getriebekasten (218), der zwischen der Ausgangswelle (214) des Elektromotors (202) und dem Fluiddrehmomentwandler gekoppelt ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4 , ferner beinhaltend einen Getriebekasten (218), der zwischen dem Fluiddrehmomentwandler und der Antriebswelle (216) gekoppelt ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5 , wobei der Fluiddrehmomentwandler ein hydraulischer Drehmomentwandler ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6 , wobei der Fluiddrehmomentwandler ein Turbinenrad (226) und ein Pumpenrad (222) beinhaltet, wobei das Pumpenrad (222) an die Ausgangswelle (214) des Elektromotors (202) gekoppelt ist und das Turbinenrad (226) an die Antriebswelle (216) gekoppelt ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7 , wobei die Kupplung (212) verschiebbar an das Turbinenrad (226) gekoppelt ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8 , ferner beinhaltend ein Ventil (250, 252), das mit der Kupplung (212) fluidisch gekoppelt ist, wobei das Ventil (250, 252) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist; wobei in der ersten Position das Ventil (250, 252) dazu dient, die Kupplung (212) zu veranlassen, sich in die eingekuppelte Position (304) zu bewegen, um die Ausgangswelle (214) des Elektromotors und die Antriebswelle (216) mechanisch zu koppeln; und wobei in der zweiten Position das Ventil (250, 252) dazu dient, die Kupplung (212) zu veranlassen, sich in die ausgekuppelte Position (302) zu bewegen, um die Ausgangswelle (214) des Elektromotors und die Antriebswelle (216) fluidisch zu koppeln.
10. Einrichtung nach Anspruch 9 , ferner beinhaltend eine Steuerung, um zu veranlassen, dass sich das Ventil (250, 252) als Reaktion auf das Detektieren einer Losbrechmomentbedingung des Fahrzeugs und das Bestimmen, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit einen Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert nicht überschreitet, in die zweite Position bewegt.
11. Einrichtung nach Anspruch 9 , ferner beinhaltend eine Steuerung, um zu veranlassen, dass sich das Ventil (250, 252) als Reaktion auf das Detektieren einer Losbrechmomentbedingung in die zweite Position bewegt, und den Elektromotor (202) mindestens auf einem minimalen Motordrehzahlschwellenwert zu betreiben.
12. Einrichtung nach Anspruch 10 , wobei die Losbrechmomentbedingung des Fahrzeugs mindestens eines von einem Abschleppmodus, einem Geländemodus, einem Abwürgen des Elektromotors (202), einer erhöhten Steigung oder einer Wechselrichterbedingung beinhaltet.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 12 , die ferner Folgendes beinhaltet: einen Schnittstellenschaltung (920); maschinenlesbare Anweisungen (932); und eine programmierbare Schaltung (912) zu mindestens einem von Instanziieren oder Ausführen der maschinenlesbaren Anweisungen (932) zum: Anschalten eines Losbrechmomentverhinderungsmodus auf Grundlage einer detektierten Fahrzeugbedingung; Vergleichen einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwerts; als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit den Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert nicht überschreitet: Veranlassen der Kupplung (212) des Fluiddrehmomentwandlers, sich in die ausgekuppelte Position zu bewegen; und Beibehalten einer Motordrehzahl des Elektromotors (202) größer als ein Motordrehzahlschwellenwert.
14. Einrichtung nach Anspruch 13 , wobei die programmierbare Schaltung (912) dazu dient, den Losbrechmomentverhinderungsmodus anzuschalten, falls die detektierte Fahrzeugbedingung eine Geländebedingung ist, oder wobei alternativ die programmierbare Schaltung (912) für mindestens eines von Instanziieren oder Ausführen der maschinenlesbaren Anweisungen (932) dient, um Reibungsbremsen von Fahrzeugrädern (220) als Reaktion auf das Bestimmen zu modulieren, dass sich die detektierte Fahrzeugbedingung in einem Geländemodus befindet, oder wobei alternativ die programmierbare Schaltung (912) dazu dient, zu veranlassen, dass sich die Kupplung (212) des Fluiddrehmomentwandlers als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit den Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert überschreitet, in die eingekuppelte Position bewegt.
15. Computerprogramm, das bei Ausführung mindestens einen Prozessor dazu veranlasst, das Verfahren nach einem der Ansprüche 9 - 14 durchzuführen.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen Fahrzeuge und insbesondere Losbrechmomentverhinderungssysteme und zugehörige Verfahren. ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK Elektrofahrzeuge (electric vehicles - EVs) setzen Elektromotoren oder elektrische Maschinen ein, um ein Drehmoment anzuwenden, um Räder der Elektrofahrzeuge zu drehen. Elektrofahrzeuge können jedoch aufgrund von Losbrechmoment(rotor lock torque - LRT)-Eigenschaften von Elektromotoren in Anwendungen (z. B. Geländeanwendungen, Abschleppanwendungen usw.) eingeschränkt sein. KURZDARSTELLUNG Das Losbrechmoment, auch als Anlaufmoment bekannt, ist ein Drehmoment (z. B. ein maximales Drehmoment), das ein Elektromotor produziert, wenn ein Rotor des Elektromotors stationär ist und volle Leistung oder voller Drehmomentbedarf befohlen wird. Zum Beispiel ist ein Losbrechmoment ein anfängliches Drehmoment, das durch einen Elektromotor erzeugt wird, wenn der Elektromotor oder das Fahrzeug beginnt, sich aus einer Stillstands- oder einer anfänglichen Position zu drehen. Somit kann ein Elektrofahrzeug, das aus einer Stillstandsposition startet, ein maximales Drehmoment produzieren, das der Losbrechmomenteigenschaft des Elektromotors entspricht. Zu diesem Zweck können Elektrofahrzeuge in gewissen Anwendungen eingeschränkt sein, bei denen ein Elektromotor unter Last starten muss, die das Losbrechmoment übersteigt. Infolge von Losbrechmomenteinschränkungen können Elektrofahrzeuge, die Elektromotoren einsetzen, eine verringerte Motorleistung bei geringen Geschwindigkeiten und/oder beim Starten aus einer Stillstandsposition (z. B. einer Fahrzeuggeschwindigkeit von null) erfahren. Bei einer geringen Fahrzeuggeschwindigkeit oder einer von null kann ein Elektromotor nicht ausreichend Drehmoment erzeugen, um eine Last oder ein Hindernis zu überwinden, wenn eine dem Motor zugeführte Spannung nicht ausreicht. In einigen Beispielen kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit null ist, eine verringerte Motorleistung auftreten, wenn das Fahrzeug versucht, ein Hindernis auf dem Weg des Fahrzeugs zu überwinden, Gewicht schleppt, das Fahrzeug fährt oder auf einer geneigten Straße oder einem geneigten Weg stillsteht (z. B. eine Steigung von mehr als 20 Grad). Wenn ein Elektromotor abwürgt, zieht der Elektromotor typischerweise weiterhin maximalen Strom. In einigen Fällen erzeugt ein Elektromotor beim Abwürgen des Elektromotors keine gegenelektromotorische Kraft (EMF), was zu einem maximalen Leistungsverbrauch führt, der eine Batteriereichweite des Elektrofahrzeugs verringern kann. Somit können Elektrofahrzeuge eine verringerte Leistung bei Geländeanwendungen, Abschleppanwendungen, Fahren auf einer Steigung (z. B. einer Steigung von ungefähr 20 Grad oder mehr) und/oder Überqueren anderer Hindernisse auf dem Weg des Fahrzeugs erfahren. Einige Elektrofahrzeughersteller vergrößern einen Wechselrichter (z. B. eine Leistungskapazität eines Wechselrichters) des Elektrofahrzeugs, um Abwürgprobleme aufgrund eines Losbrechmoments zu verringern. Das Erhöhen einer Leistungskapazität eines Wechselrichters führt jedoch zu einer erhöhten Komplexität, die dem Integrieren und/oder Modifizieren eines elektrischen Systems des Elektrofahrzeugs zugeordnet ist, um die erhöhte Leistungskapazität des Wechselrichters zu verwalten. Somit kann der Einsatz größerer Wechselrichter mehr Platz erfordern und das Gewicht des Fahrzeugs erhöhen, was die Gesamtleistung und -effizienz des Fahrzeugs (z. B. eine einzelne Ladungsreichweite des Fahrzeugs) beeinträchtigen (z. B. verschlechtern oder verringern) könnte. In einigen Fällen kann ein größerer Elektromotor eingesetzt werden, der bessere Losbrechmomenteigenschaften aufweist. Ein derartiger Ansatz erhöht j edoch das Gewicht erheblich und/oder verbraucht eine größere Menge an Leistung, wodurch eine Gesamtlaufleistung/ein Batterieladezyklus des Fahrzeugs verringert wird. Hierin offenbarte Beispiele verbessern die Fahrbarkeit, indem sie Fälle von Losbrechmoment und/oder Elektromotorabwürgen in Elektrofahrzeugen verringern oder verhindern. Um Losbrechmomentbedingungen zu verringern oder zu verhindern, setzen hierin offenbarte beispielhafte Elektrofahrzeuge ein Losbrechmomentverhinderungssystem ein, das Losbrechmomentbedingungen eines Fahrzeugs detektiert. Wenn sie aktiviert sind, behalten die hierin offenbarten beispielhaften Losbrechmomentverhinderungssysteme eine Mindestmotordrehzahl eines Elektromotors (z. B. mindestens 500 Umdrehungen pro Minute (UpM)) bei, die eine volle Drehmomentkapazität des Elektromotors ermöglicht oder dieser entspricht. Hierin offenbarte beispielhafte Losbrechmomentverhinderungssysteme können Drehzahlsteuerung mit geschlossenem Regelkreis verwenden, um die Motordrehzahl auf Drehzahlen beizubehalten, die gleich oder größer als ein Mindestmotordrehzahlschwellenwert sind (z. B. bei oder über 500 Umdrehungen pro Minute (UpM)). Wenn keine Losbrechmomentbedingung detektiert wird, werden die hierin offenbarten beispielhaften Losbrechm