CN102164790A - 用于产生汽车差转矩的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于产生作用于汽车上的差转矩的方法，其中通过操纵车轮制动单元调节两个汽车车轮之间的差转矩，并且通过另外的执行机构独立于车轮制动单元地产生差转矩。主要通过另外的执行机构调节所期望的差转矩，其中所述车轮制动单元补充地用于这种情况，不能通过另外的执行机构调节所期望的差转矩。

Description

用于产生汽车差转矩的方法
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于产生作用于汽车上的差转矩的方法。
由DE 10 2006 031 511 A1已知一种用于汽车在行驶动态极限状况中稳定的方法，其中通过自动操纵至少一个车轮制动器在行驶运行中作用于汽车调节器。为了更快地执行稳定过程，在至少一个车轮上产生附加的驱动转矩，它影响附加的摇摆转矩，它支持制动作用的稳定效果。除了稳定效果以外也可以根据状况通过附加的驱动转矩部分或完全地补偿由于制动作用产生的制动延迟。
通过汽车调节系统如EPS系统(电子稳定程序)或ABS(防抱死系统)控制车轮制动器。在一方面制动车轮另外的方面施加驱动转矩的共同作用时要注意，制动车轮与驱动转矩的原理上相反的作用不导致限制舒适性。同时要以最好的方式补充稳定效果。
此外要注意，一般通过不同的汽车调节系统执行在汽车车轮上驱动转矩的分布以及各个车轮的制动，汽车调节系统在汽车中相互协调或集成。
发明内容
本发明的目的是，以尽可能有效的方式用执行机构补充汽车调节装置的功能，该汽车调节装置加载车轮致动单元用于施加差转矩，该执行机构独立于车轮制动单元地构成并且同样在汽车上产生差转矩。
这个目的按照本发明通过权利要求1的特征得以实现。从属权利要求给出适宜的改进方案。
按照本发明的方法源自汽车中的汽车调节系统，它由汽车调节装置以及另外的执行机构组成，该调节装置包括至少一个车轮制动单元，通过另外执行机构独立于车轮制动单元地产生作用于汽车的差转矩。因此存在如下可能性，不仅通过汽车调节装置和触发车轮制动单元而且通过另外的执行机构都分别提供汽车中的差转矩。
差转矩的两个主要任务是：一方面差转矩用于在至少一个轴上产生稳定的偏转转矩，例如用于稳定过控制/欠控制的汽车。另外的方面差转矩用于通过产生闭锁功能支持牵引，方式是使差制动转矩(有效制动旋转的车轮)或差驱动转矩施加到一个被驱动的轴上，用于保持在单侧光滑的基础上牵引(μsplit)。在此通常在牵引情况下在起动范围中需要比在汽车稳定情况下更大的差转矩。在至少一个被驱动的轴上的差转矩在μsplit情况下施加有意识的闭锁功能；能够容许在此产生的偏转转矩。
按照本发明的方法规定，主要通过另外的执行机构实现所期望的差转矩，它与操纵车轮制动单元无关地发挥功能。所述车轮制动单元只补充地用于这种情况，即只部分地或者根本不通过另外的执行机构调节所期望的差转矩。
通过这种方式在调节所期望的差转矩时确定分级。优选通过另外的执行机构提供差转矩，只补充地使用汽车调节装置，它包括调节单元以及车轮制动单元。这种分级的结构在集成不同的系统方面和舒适性方面具有许多优点。一方面可以将不同的且相互独立构成的汽车调节装置和执行机构按照模块化构造的系统形式相互组合或者说集成到汽车里面。因此这些汽车调节装置或执行机构可以作为单个模块相互独立地制成并且在汽车中组合成总系统。在此加载车轮制动单元的汽车调节装置是所谓的看门狗或监控功能，因为差转矩主要通过另外的执行机构而不通过车轮制动单元产生，并且车轮制动单元只对于这种情况激活，即仅仅通过另外的执行机构不能保证以足够的方式产生差转矩。这对于调节情况意味着，差转矩仅仅通过另外的执行机构产生，这有助于改善舒适性，因为另外的执行机构一般将驱动转矩有针对性地分布在一个或多个汽车车轮上，因此没有在原理上相反的转矩作用于汽车车轮上。
不同系统的集成也能够以简单的方式实现，因为两个系统是以转矩为基础的并且以转矩为基础可以执行共同的调节策略。例如一个系统的调整参数输送到另外的系统作为输入参数。
原则上可以使不同形式的另外的执行机构与加载车轮制动器的汽车调节装置共同地组成一个汽车调节总系统。前提仅仅是，另外的执行机构处于这个位置，在汽车中产生差转矩，通过非对称地分布驱动转矩尤其有效地要被调节的执行机构也属于此。所谓的转矩导引系统也属于此，它们包括有效的耦联机构，用于在一个轴的被驱动的车轮之间或不同轴的被驱动的车轮之间分布驱动转矩。此外也考虑电动的驱动装置，例如车轮轮毂马达，通过它可以施加不同大小的驱动转矩到不同的汽车车轮上。这种电动机最好是混合动力的组成部分，除了电动机内燃发动机也属于此。但是必要时也仅仅电动地驱动汽车。另外的可能性例如是后轮转向，通过有效的执行机构调节附加的差转矩。
附加的执行机构或者可以配有自身的调节单元，或者集成到加载车轮制动器的汽车调节装置的调节结构里面。在第一种情况下，即配有自身的调节单元，另外的执行机构是自身的汽车调节系统的组成部分，它与加载车轮制动器的汽车调节装置组合。在第二种情况下，即在另外的执行机构没有自身的调节单元时，可以使用相当简单地构造的执行机构系统，其中在另外的执行机构中通过加载车轮制动器的汽车调节装置的调节结构执行调节，用于调节所期望的差转矩。
上述的具有模块化构造的汽车调节装置和另外的执行机构的结构(其中优选通过另外的执行机构使用差转矩)的优点是，在另外的执行机构失效时至少部分地、但是最好完全地由加载车轮制动器的汽车调节装置提供所期望的差转矩，该调节装置由于其监控功能立刻介入，如果不能或不完全由另外的执行机构产生所期望的差转矩的时候。以这种方式得到在系统故障方面的附加安全性。
按照优选的实施例规定，另外的执行机构实际上所实现的调整参数作为附属于车轮制动单元的调节单元的工作点提供。这个工作原理尤其适合于在另外的执行机构的实施例中作为独立的汽车调节装置的组成部分，它配有自身的调节单元。加载车轮制动器的汽车调节装置利用实际上所实现的调整参数作为工作点，由此使调节在加载车轮制动器的汽车调节装置中置于更好的初始值并由此对于如下情况可以更快或本能地反应，即所期望的差转矩不能完全由另外的执行机构提供。但是如果另外的执行机构完全调节差转矩，这样设计加载车轮制动器的调节单元的汽车调节装置的工作点，使得不产生调节偏差并因此无需车轮制动器补充地发挥功能，用于调节所期望的差转矩。
按照另外的适宜的实施例规定，由加载车轮制动器的汽车调节装置的调节单元提供的理论转矩输送到另外的执行机构作为输入参数。这个实施例尤其适合于没有自身调节单元的另外的执行机构，由此由加载车轮制动器的汽车调节装置的调节单元承担另外的执行机构的调节。因此另外的执行机构嵌入到汽车调节装置的调节结构里面。
实际上所实现的另外的执行机构的调整参数在各种情况下都输送到加载车轮制动器的汽车调节装置，即不仅在没有自身调节单元的执行机构的实施例中，而且在具有自身调节单元的实施例中。但是在此适宜的是，在进入汽车调节装置之前限制到调整参数最大值，其涉及固定的参数，但是必要时也可以是可变的，取决于汽车和/或另外的执行机构的实际状态参数的参数，它例如取决于执行机构的温度。在此保证，尤其在另外的执行机构嵌入到加载车轮制动器的汽车调节装置的调节结构里面时在另外的执行机构中在注意边缘条件和安全规定的条件下只产生最大可能的差转矩。如果其不足以在汽车中调节所期望的差转矩，补充地使加载车轮制动器的汽车调节装置有效。
在汽车调节装置里面可以规定其它限制，最好连接在在那里存在的调节单元上。由调节单元提供的理论转矩限制在理论转矩最大值上，它最好同样取决于汽车的实际行驶状态，例如汽车速度、横向加速度或车轮与道路之间的摩擦系数。通过这种方式可以使差转矩适配于实际的行驶状态，其中出于安全的原因、例如在非常低的摩擦系数时可以执行限制。
用于加载车轮制动器的汽车调节装置尤其是ESP调节系统(电子稳定程序)，通过其调节信号可以加载对置侧面的汽车车轮上的车轮制动器。但是原则上也可以考虑其它的汽车调节器，例如牵引控制器或防抱死系统。
由其它权利要求、附图描述和附图给出其它优点和适宜的实施例。附图中：
图1以示意图示出汽车，它配有用于加载汽车车轮上的车轮制动器的汽车调节装置以及用于有效分布驱动转矩在不同的汽车车轮上的转矩导引系统，
图2示出方框图，它是用于加载车轮制动器的汽车调节装置的以及转矩导引系统的总结构。
具体实施方式
在图1中所示的汽车1具有前轴16上的前车轮2和3以及后轴17上的后车轮4和5，其中每个车轮附设车轮制动单元6，7，8，9。车轮制动单元6至9由调节或控制器10的调整信号调节，它例如是ESP调节系统的一部分。传感器11的感应信号输送到调节或控制器10，传感器不仅含有检测汽车环境的环境传感器，而且含有检测实际汽车状态的状态传感器。环境传感器例如包括雷达传感器或光学传感器，通过状态传感器可以获得纵向动态性和/或横向动态性的汽车状态参数，如汽车速度、汽车减速、横向加速度或车轮滑动值。
汽车1还配有前面和后面的转矩导引系统12或13，它是有效调节的耦联执行机构，用于在一个轴的左侧与右侧的驱动的车轮之间分布驱动转矩。每个牵引导引系统12或13附设一个调节单元14或15，其中调节单元14和15与中心的调节控制器10联通。但是作用于不同的轴上的转矩导引系统12和13也可以由公共的调节单元调节。
在本实施例中汽车1的每个轴16，17分别附设转矩导引系统12和13，因此涉及具有两个驱动轴的汽车。但是原则上在本发明的范围内也足够的是，仅仅在一个驱动轴上设有转矩导引系统。
此外对于本发明也足够或能够，没有转矩导引系统，而是在汽车车轮中设有车轮轮毂马达，其中对置的汽车车轮的车轮轮毂马达可以独立地控制，由此也可以以不同方式将不同的驱动转矩施加在对置的汽车车轮上。
不仅通过用于加载车轮制动器的汽车调节装置，它包括调节或控制器10以及车轮制动单元6至9，而且通过转矩导引系统12或13分别产生作用于汽车上的差转矩。
在图2中示出具有用于加载车轮制动单元6至9和转矩导引系统12，13的汽车调节装置20的总结构。该汽车调节装置20包括调节或控制器10，它在输出上作为调整参数提供车轮差度vDif(它给出一个轴的车轮之间的速度差)的调节偏差ΔvDif和/或偏转比vyaw的调节偏差Δvyaw。调节参数vDif或vyaw进入到汽车调节装置20的调节单元21里面，它提供差转矩MDif作为调节参数。差转矩MDif是理论转矩，它首先在下面的限制单元22里面限制在理论转矩最大值MDif，Lim，它适宜地取决于汽车的实际状态参数，例如取决于汽车速度、横向加速度或汽车车轮与道路之间的摩擦系数。
紧接着限制单元22在求差位置从必要时限制在理论转矩最大值MDif，Lim上的理论转矩MDif为了获得调节偏差ΔMDif减去实际的、事实上所实现的差转矩MDif，Act作为调节参数。接着使调节偏差ΔMDif进入到含有转矩单元系统12，13的动态模型的单元23，它的任务是，平衡在汽车调节装置20的车轮制动单元中与在转矩单元系统12，13的执行机构中的压力触发之间的可能的相位差。由于与转矩导引系统的执行机构相比车轮制动器的更快反应可能出现这种相位差。借助于在单元23中的动态模型补偿这种相位差。
接着在单元23中动态调节偏差进入到另外的限制单元24，在其中与限制单元22类似地最好根据汽车的实际状态参数例如汽车速度执行限制。通过限制单元24考虑动态汽车特性对通过车轮制动器作用的特别敏感的响应。
最后调节偏差进入到汽车调节装置的最后方框里面，它含有车轮制动单元6至9，通过它们在不同的汽车侧面的汽车车轮上在车轮制动单元中调节所期望的压力pL或pR。通过这种方式能够通过汽车调节装置20和加载车轮制动单元在汽车中产生所期望的差转矩。
在图2中所示的总系统附加地对于汽车调节装置20也含有转矩导引系统12，13，通过它同样可以通过不同的驱动转矩在不同的汽车车轮上的分布调节汽车中的差转矩。与汽车调节装置20共同作用地考虑不同的下面解释的运行方式。
通过开关S1和S2象征性地表示与汽车调节装置20和转矩导引系统12，13共同作用时的不同运行方式。开关S1位于附属于转矩导引系统12，13的限制单元26的输出与调节单元22(它是汽车调节装置20的组成部分)之间。开关S2位于置于调节单元21后的限制单元22的输出与转矩导引系统12，13的输入之间的反馈路径上，而且在另外的限制单元25之前，它设置在这个反馈分支里面。开关S1和S2象征性地表示在上述的总系统单元之间的相应连接的存在(开关闭合)或不存在(开关打开)。
在第一运行方式中开关S1闭合而开关S2打开。这种运行方式最好用于这种情况，使另外的执行机构为了产生差转矩-在本实施例中转矩导引系统-配有自身的调节单元，通过它通过转矩导引系统调节所期望的差转矩。在这种情况下不一定需要汽车调节装置20的调节单元21的输出与转矩导引系统12，13的输入之间的反馈循环。
在开关S1闭合的第一运行方式中实际上在转矩导引系统12，13中实现的调整参数MDif，Act(它在限制单元26中必要时限制在调整参数最大值MDif，Pot上)作为输入参数输送到汽车调节装置20的调节单元21。事实上实现的调整参数MDif，Act作为调节单元21中的工作点用于获得调整参数转矩MDif。在具有I-分量的调节单元21、例如PI调节器中所实现的调整参数MDif，Act是调节回路的工作点即I-分量。以这个工作点为基础可以实现调节器的更好的响应特性或者更快地调节所期望的转矩。
附加地使所实现的调整参数MDif，Act输送到求差位置作为输入参数，而且在限制单元22的输出端，该限制单元连接在调节单元21上。在求差位置，如上所述，从计算的调整参数MDif中减去所实现的调整参数MDif，Act，由此得到调节偏差ΔMDif。
在第二运行方式中开关S1打开而开关S2闭合。这个运行方式最好用于没有自身的调节单元的执行机构12，13。在开关S2闭合时为了作为另外的执行机构12，13的输入参数反馈理论转矩MDif接通反馈分支。在反馈分支中含有用于限制到最大值上的限制单元25，反馈到另外的执行机构12，13的调整参数作为理论输入参数以MDif，Tar表示。
在限制单元25和26(它们位于反馈分支或另外的执行机构的分支里面)中限制到最大值MDif，Pot，，它是通过另外的执行机构12，13最大可调节的转矩。MDif，Pot可以是固定的参数，但是必要时也可以变化、例如取决于另外的执行机构中的实际温度。
在两种情况下、即不仅在开关S1闭合而开关S2打开时而且在开关S1打开而开关S2闭合时汽车调节装置20都作为安全功能用于这种情况，使所期望的差转矩不通过汽车中的另外的执行机构12，13调节。只有在这些情况下得到不等于0的调节偏差ΔMDif，它导致加载车轮制动单元6至9。而如果可以完全由另外的执行机构12，13调节所期望的差转矩，则在调节单元21中提供的调整参数MDif与来自另外的执行机构12，13的事实上实现的调整参数MDif，Act一致，由此使调节偏差ΔMDif变成0并且不操纵车轮制动单元6至9。
汽车调节装置20的补充功能也容忍另外的执行机构12，13完全失效的情况。在这种情况下完全通过加载车轮制动单元调节差转矩。

Claims (19)

1.用于产生作用于汽车上的差转矩的方法，其中通过操纵车轮制动单元(6，7，8，9)可以调节两个汽车车轮(2，3，4，5)之间的差转矩，并且通过另外的执行机构(12，13)独立于车轮制动单元(6，7，8，9)地产生差转矩，其特征在于，主要通过另外的执行机构(12，13)且与操纵车轮制动单元(6，7，8，9)无关地调节所期望的差转矩，其中所述车轮制动单元(6，7，8，9)补充地用于如下情况，不能或只能部分地通过另外的执行机构(12，13)调节所期望的差转矩。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，另外的执行机构(12，13)所实现的调整参数(MDif，Act)是附属于车轮制动单元(6，7，8，9)的调节单元(21)的工作点。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由调节单元(21)提供的理论转矩(MDif)输送到另外的执行机构(12，13)作为理论输入参数(MDif，Tar)。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述理论输入参数(MDif， Tar)限制到输入参数最大值(MDif，Pot)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在另外的执行机构(12，13)故障情况下完全通过制动汽车车轮(2，3，4，5)调节所期望的差转矩。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，另外的执行机构(12，13)的实现的调整参数(MDif，Act)限制到调整参数最大值(MDif，Pot)。
7.如权利要求4或6所述的方法，其特征在于，所述调整参数最大值或输入参数最大值(MDif，Pot)取决于汽车和/或另外的执行机构(12，13)的实际状态参数，例如执行机构的温度。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，由调节单元(21)提供的理论转矩(MDif)限制到理论转矩最大值(MDif，Lim)。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述理论转矩最大值(MDif，Lim)取决于汽车的实际状态参数，例如汽车速度、横向加速度或摩擦系数。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，将由调节单元(21)提供的理论转矩(MDif)与另外的执行机构(12，13)的实现的调整参数(MDif，Act)的转矩差(ΔMDif)输送到车轮制动单元(6，7，8，9)作为调整参数。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，使转矩差(ΔMDif)在另外的执行机构(12，13)的动态模型(23)中在加载车轮制动单元(6，7，8，9)之前与另外的执行机构(12，13)的调整运动同步化。
12.汽车中的汽车调节系统，用于执行如权利要求1至11中任一项所述的方法，具有汽车调节装置(20)，它包括调节单元(21)和车轮制动单元(6，7，8，9)，其中通过车轮制动单元(6，7，8，9)可以调节两个汽车车轮之间的转矩差，并且具有至少一个另外的执行机构(12，13)，通过它独立于车轮制动单元(6，7，8，9)地产生转矩差。
13.如权利要求12所述的汽车调节系统，其特征在于，所述另外的执行机构(12，13)是轴差器，具有集成的用于在两个汽车车轮(2，3，4，5)之间分布驱动转矩的离合器系统。
14.如权利要求12或13所述的汽车调节系统，其特征在于，所述另外的执行机构(12，13)包括至少一个用于驱动至少一个汽车车轮(2，3，4，5)的电动机。
15.如权利要求14所述的汽车调节系统，其特征在于，至少两个汽车车轮(2，3，4，5)分别配有电动的车轮轮毂马达。
16.如权利要求12至15中任一项所述的汽车调节系统，其特征在于，所述汽车调节装置(20)为了操纵车轮制动单元(6，7，8，9)是EPS调节系统(电子稳定程序)。
17.如权利要求12至16中任一项所述的汽车调节系统，其特征在于，所述另外的执行机构(12，13)是配有调节单元的另外的汽车调节装置的一部分。
18.如权利要求12至16中任一项所述的汽车调节系统，其特征在于，所述另外的执行机构(12，13)嵌入到第一汽车调节装置(20)的调节结构里面，使由汽车调节装置(20)的调节单元(21)提供的理论转矩(MDif，Tar)可以输送到另外的执行机构(12，13)作为输入参数。
19.控制器，含有用于执行如权利要求1至11中任一项所述的方法的机构。
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