CN104755303B - 用于运行机动车的动力传动系的方法和系统 - Google Patents

用于运行机动车的动力传动系的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车的动力传动系(10)的方法，具有以下步骤：对量化和/或影响机动车运动的至少一个参数进行检测；根据所述参数接入机动车的全轮驱动模式；其中，基于所述至少一个参数估计：是否即将出现紧要的行驶状况，并且仅在这种情况下才在出现紧要的状况之前接入全轮驱动模式。本发明还涉及一种用于运行机动车的动力传动系(10)的系统。

Description

用于运行机动车的动力传动系的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于运行机动车的动力传动系的方法。本发明还涉及一种用于运行机动车的动力传动系的系统。
背景技术
DE 10 2009 005 378 A1公开了一种用于运行机动车的动力传动系的方法。对至少一个量化和/或影响机动车运动的参数进行检测，并且根据所述参数来引入机动车的全轮驱动模式。特别地，在连续进行驱动的主车桥上设置用于探测车轮打滑的传感器，其中，根据在主车桥上所探测到的车轮打滑情况来引入全轮驱动模式或副车桥驱动。
EP 2 308 711 B1、EP 2 243 653 A2、US 20 120 021 864 A1和DE 10 2010 046235 A1分别披露了机动车的动力传动系，该机动车具有可接入的全轮驱动模式。对于所公开的动力传动系以下方面是相同的：在可接入的副车桥上设置有离合器，借助于该离合器可以使得设置在全轮驱动模式下才进行驱动的副车桥上的车桥传动装置与布置在副车桥上的车轮之间的力流分离。
EP 0 241 382 B1公开了用于具有离合器的机动车的后车桥，通过该后车桥可以使得设置在该后车桥上的车桥传动装置与在两个后轮之间的力流分离。
GB 2488155 A公开了一种用于运行机动车的动力传动系的方法。一旦检测出在动力传动系的驱动轮上存在超出规定阈值的打滑，便根据多个机动车参数、例如转向角或当前的车辆加速度确定：打滑是否进一步提高。如果是这样则接入全轮驱动模式。
发明内容
本发明的目的是，提出一种用于运行开篇所述类型的机动车的动力传动系的方法和系统，借助于该方法和系统可以以改进的方式使用机动车的可接入的全轮驱动模式。
在用于运行机动车的动力传动系的本发明方法中，对量化和/或影响机动车运动的至少一个参数进行检测；根据所述参数接入机动车的全轮驱动模式，根据本发明所述方法的突出之处在于，基于所述至少一个参数估计：是否即将出现紧要的行驶状况，并且仅在这种情况(即将出现紧要的行驶状况)下时在出现紧要的状况之前接入全轮驱动模式。换而言之，借助于至少一个量化和/或影响机动车运动的参数来监视，是否预期会出现紧要的行驶状况，其中，仅在该种情况(预期会出现紧要的行驶状况)下才在可能出现紧要的状况之前及时地接入全轮驱动模式。“紧要的状况”系指例如在连续驱动的主车桥上产生的车轮打滑、转向不足或过度转向等。但是并不排他性地理解所列举的例子。
“紧要的行驶状况”通常系指这些行驶状况，在这些行驶状况下预期会在机动车的实际行驶性能与驾驶员规定的或期望的行驶性能之间出现偏差，其中，在极端情况下超过了机动车的边界区域，进而可以估计驾驶员会失去对机动车的控制。“紧要的行驶状况”还可以理解为任一如下的状况：在该状况下在单桥驱动与全轮驱动之间存在可由驾驶员分辨出的不同的行驶性能。这不仅包含行车安全紧要的行驶状况，而且还包含行驶动力性和舒适性紧要的行驶状况。
根据本发明规定，在出现紧要的行驶状况之前，便接入机动车的全轮驱动模式，即此时尚未被驱动的机动车副车桥，从而在可能出现实际的紧要行驶状况之前，便能通过接入全轮驱动模式附加地改善机动车的行驶动力性。因此，在纯两轮驱动的情况下还被视为紧要的行驶状况在接入全轮驱动模式之后就不再是紧要的行驶状况了，因为由于副车桥附加地驱动车轮可以改进机动车的行驶动力性。特别地，及时地接入机动 车的全轮驱动模式，从而在行驶动力学控制系统——如电子稳定程序、牵引力控制系统等——的干预之前，改善机动车的行驶性能，使得必要时根本不需要行驶动力学控制系统的干预或使其干预明显减少。通过在需要时前瞻性地接入机动车的全轮驱动模式，可以改进机动车的行驶性能并相应地提高安全系数。同时通过仅在真正需要时才接入全轮驱动模式可以相应地实现节省燃料。
另外根据本发明规定，在全轮驱动模式接入之后，借助于所述至少一个参数和/或其它的量化和/或影响机动车运动的参数确定：断开全轮驱动模式是否会导致紧要的行驶状况，如果不是这样就在规定的保持时间之后断开全轮驱动模式。优选地，准连续地(例如每秒高达150次)检测，完全断开全轮驱动模式、即纯两轮驱动模式、即连续地驱动的主车桥的单重驱动，是否会导致紧要的驾驶状况。如果情况不是这样的，就在规定的保持时间之后再次断开全轮驱动模式，以便能通过根据需要地使用全轮驱动模式十分高能效地运行机动车。
另外根据本发明规定，作为量化和/或影响机动车运动的参数而确定相应的单轮速度、方向盘转角、方向盘转角梯度、加速踏板值，加速踏板值梯度、制动踏板值、机动车的横向加速度、机动车的横摆角速度、机动车的纵向加速度和/或当前的机动车传动比。可以相应地根据运行模式为所提及的参数规定不同的各个阈值。但是，附加地或替代地，还可以使得这些不同的参数彼此结合或彼此清算，其中，同样可以按照运行模式为这些计算出的参数规定不同的阈值。通过对所提及的参数进行检测，例如可以结合所存储的车辆模型前瞻性地计算出路面的摩擦系数、过度转向和/或转向不足、机动车车轮上的相应打滑、车轮转矩、可从轮胎传递到路面上的力矩等。
本发明的另一有利的实施方式规定，在断开全轮驱动模式时，使设置在仅在全轮驱动模式下被驱动的副车桥上的车桥传动装置与在两个车轮之间的力流相分离。由此可以显著地降低由于从动锥齿轮(Tellerrad)和万向轴的拖拽引起的摩擦损耗，其中，仅须拖拽车桥差 速器的差速齿轮。在仅驱动主车桥的情况下，由于减小了摩擦损耗可以在机动车运行期间实现显著的节能。
根据本发明的另一有利的实施方式规定，为了估计是否即将出现紧要的行驶状况，将量化和/或影响机动车运动的至少一个参数与规定的阈值进行比较。由此可以采用十分简单的方式判定，是否预期会出现紧要的行驶状况。特别地，规定如下的阈值：在达到或超过该阈值时，单桥驱动和全轮驱动会提供驾驶员可分辨、即可察觉的不同的行驶性能。优选地，可以为多个量化和/或影响机动车运动的参数规定相应的阈值，在达到或超过相应的阈值时，单桥驱动和全轮驱动会为驾驶员提供不同的行驶性能。
本发明的一个有利的实施方式规定，根据被激活的、动力传动系的相应运行模式而为阈值和/或保持时间规定相应的不同的值。所述运行模式例如可以是：希望机动车十分高能效地运行的运行模式、希望机动车动力性特别好的运行模式、希望机动车舒适性特别好的运行模式，等等。因此，根据所选择的动力传动系的运行模式规定不同的阈值和/或保持时间，以便全轮驱动模式的接入和断开能尽可能好地被用于满足相应运行模式的相应规定。
本发明的另一有利的实施方式规定，根据至少一个另外的、瞬时被激活的机动车运行模式而自动地激活动力传动系的相应运行模式。例如在机动车自动变速器中可以选择运动程序，以自动地设定动力传动系的相应匹配的动态运行模式，由此可以使得变速器控制和动力传动系控制彼此协调。此外还可想到，可为整个机动车规定不同的运行模式，其中，在考虑所选择的上级机动车运行模式的情况下自动选择相应的动力传动系运行模式。
在本发明的另一有利的设计方案中规定，至少在能被选择的动力传动系的自动模式期间，根据驾驶员驾驶机动车的类型和方式而激活动力传动系的相应运行模式。由此根据各驾驶员驾驶机动车的类型和方式对用于接入和断开全轮驱动模式的相应的阈值进行自动匹配。例如，可以 针对机动车的不同驾驶员创建并不断完善不同的用户配置文件，以便可以依赖于驾驶员地在动力传动系的自动模式下十分有效接入和断开全轮驱动模式。
在本发明的另一有利的设计方案中规定，为了针对不同的运行模式而接入和断开全轮驱动模式而规定相应不同的阈值和/或保持时间。在此如此大地选择各阈值(该阈值被用于与特定的、量化和/或影响运动的参数进行比较)之间的差，使得不至于在全轮驱动模式和两轮驱动模式之间进行持续地或连续地来回转换。
用于运行机动车的动力传动系的本发明系统包括检测装置和控制装置，所述检测装置被设计用于对至少一个量化和/或影响机动车运动的参数进行检测，所述控制装置被设计用于根据所述参数接入机动车的全轮驱动模式，其中，根据本发明的系统的突出之处在于，所述控制装置被设计用于：基于所述至少一个参数估计：是否即将出现紧要的行驶状况，并且仅在这种情况下才在出现紧要的状况之前接入全轮驱动模式。根据本发明所述方法的有利的设计方案可以视为所述系统的有利的设计方案，其中，在此特别地所述系统包括可实施所述方法的步骤的装置。
本发明的其它优点、特征和细节由对优选的实施例的下述说明以及附图得出。以上在说明书中所提及的特征和特征组合以及接下来要在对附图的说明中提及的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以用在各给出的组合中，而且还可以用在其它组合中或者单独使用，而不脱离本发明的范围。因此，本发明的以下设计方案也视为被本发明所包括和公开：这些设计方案在附图中未被明确示出并阐述，但可通过所述的设计方案的独立的特征组合得出或产生。
附图说明
以下借助于唯一的附图1对本发明的实施例进行详述，在该附图1中示出了机动车的动力传动系。
具体实施方式
未详细示出的机动车的动力传动系10包括利用纵置的驱动机12驱动的主车桥14以及可通过第一离合器16接入的副车桥18。由驱动机12提供的功率或提供的转矩通过传动机构20被变速并被传递到主车桥14上、进而传递到前车轮2上。动力传动系10也可以具有横置的驱动机12。此外，可以如图1所示地使用前置驱动机，但也可以使用后置驱动机。根据驱动机12的安装位置来适当地匹配动力传动系10的其余部件，从而给出可接入并且可断开的全轮驱动模式。
借助于第一离合器16，其在本发明中为膜片式离合器，可以将由驱动机12提供的转矩或提供的功率变化地分配给连续驱动的主车桥14和可接入的副车桥18，从而也可以驱动布置在副车桥18上的后车轮22。
本动力传动系10被设计用于：通常作为纯前驱动系统运行，其中仅在需要时才可以接入全轮驱动模式、即接入副车桥18。但是替代地，也可以规定，将动力传动系10构造为具有可接入的前轮驱动装置的后驱系统。在机动车两轮驱动时，借助于在此未示出的检测装置连续地对量化和/或影响机动车运动的参数进行检测，这些参数例如由CAN-总线-系统、FlexRay-系统或类似的通信系统24提供。
量化和/或影响机动车运动的参数例如可以是：各单轮速度、方向盘转角、方向盘转角梯度、加速踏板值，加速踏板值梯度、制动踏板值、机动车的横向加速度、机动车的横摆角速度、机动车辆的纵向加速度和/或机动车当前的传动比。
在本实施例中设置两个控制装置26、28，它们被设计用于根据所检测到的参数接入机动车的全轮驱动模式、即副车桥18。控制装置26、28根据连续检测到的参数来估计：是否即将出现紧要的驾驶状况，并且仅在该种情况下才在紧要状况发生之前通过控制装置26、28接入全轮驱动模式。
控制装置26在此被设计用于控制第一离合器16，借助于该离合器来控制主车桥14和副车桥18之间的力矩分配。控制装置28用于控制 第二离合器30，借助于该第二离合器可以使得车桥传动装置32与在两个后车轮22之间的力流分离。
例如在利用所提供的车辆模型的情况下，借助于连续地检测到的参数例如可以进行打滑识别、摩擦系数估计、车轮转矩计算、过度转向和转向不足的识别，从而在考虑检测到的参数的情况下可以对紧要的行驶状况进行预测。例如，可以通过对转向角梯度(即施加转向角的速度)的检测结合对加速踏板值梯度(即踩压加速踏板的速度有多快)的检测来确定：例如在纯前驱动的情况下是否预期会出现紧要的机动车行驶状况。如果预测到这种紧要的状况，就要借助于控制装置26、28相应地操纵两个离合器16、30，以便建立起机动车的全轮驱动模式，即驱动副车桥18、从而也驱动后车轮22。
为了可以接入全轮驱动模式，首先操纵全轮离合器16，以便将起初还静止的部件带至目标转速。然后接合离合器30，以便允许流向副车桥18的力流。根据接入条件存储不同的全轮驱动-保持时间，以便降低接入-和断开的频率。
全轮驱动接入后，还要连续地对量化和/或影响机动车运动的参数进行监视，其中要确定，断开全轮驱动模式或完全断开副车桥18是否会导致紧要的行驶状况。如果例如因为机动车进行直线运动或者以相应适当的速度进行曲线行驶而不是这样，那么就再次关闭全轮驱动模式。
为了关闭全轮驱动模式，控制装置26分离离合器16，从而使得驱动机12的功率和所提供的转矩被单独地传递到主车桥14上。接下来，还借助于控制器28分离第二离合器30，从而使得车桥传动装置32与在两个后车轮22之间的力流相分离。第二离合器30例如是牙嵌离合器，该离合器被设置在车桥传动装置32的未进一步示出的输出法兰轴上，由此可以切断车桥传动装置和车轮22之间的力流，进而切断两个车轮22之间的力流。
一旦离合器16、30都分离，在离合器16、30之间的相应的部件就会停止下来。因此，一方面车桥传动装置32与驱动机12相分离，由此 降低由于将转矩传递到副车桥18上引起的相应的摩擦损耗。此外，还显著降低了由于从动锥齿轮和万向轴的拖拽引起的摩擦损耗。仅使得同样未被示出的后车桥差速器的未被示出的差速齿轮拖拽。然而，由此所产生的摩擦损耗是可承受的。用于使后车桥与后车桥差速器完全分离所需的经济和结构上的成本与可实现的节能效果相比不值一提。
为了使对两个离合器16、30的操纵合理地彼此结合，使用如下的操作策略：除了自动地运行控制之外还使驾驶员能在一定范围内对控制进行影响。除了动力传动系的自动模式(在该自动模式中完全自动地接入-和断开全轮驱动模式)之外，还可以提供其它的运行模式。例如可以提供效率模式，在该效率模式中，以使机动车特别高效地运行为目标来接入和断开全轮驱动模式。还可以设置所谓的动力模式，在该模式中规定机动车动力性特别好地运动，由此全轮驱动的接入和断开如下地进行，即支持机动车动力性特别好地并且同时也安全地运动。此外，还可以设置例如舒适模式，在该舒适模式中，特别是以改善机动车行驶中的舒适性为目的来接入和断开全轮驱动。
通常，为被连续地检测的不同参数(这些参数量化和/或影响机动车的运动)规定相应的阈值，并连续地将所检测到的参数与这些阈值相比较。在此根据运行模式为阈值和保持时间规定各不相同的值，其中，为了接入和断开全轮驱动模式为不同的运行模式同样规定各不相同的阈值和保持时间，以防止一再地接入和断开全轮驱动模式。
如果驾驶员选择了例如效率模式，那么就对全轮驱动模式进行“低”预调。这意味着，相对晚地接入并相对早地再次断开全轮驱动模式，以使全轮状态尽可能少，进而使得全轮时间尽可能短。由此支持机动车十分高能效地运动。
反之，如果机动车在动力模式下运行，那么特别地要对全轮驱动模式进行特别是“高”预调。这意味着，要特别早地接入全轮驱动模式，其中，整体上还规定了更长的全轮状态。例如可以设置动力模式，在慢速驾驶时，例如从开始驾驶到将速度提至30千米/小时始终规定为全轮 驱动，因为在动力模式下驾驶员特别是希望具有高的加速度，以便随时都可以通过所接入的全轮驱动模式实现尽可能好的牵引。
反之，如果在舒适模式下运行，那么就在全轮驱动有利于舒适性的情况下进行预调，例如考虑到横向加速度、车辙稳定地加速等对转向的影响。在舒适模式下，在此也尽可能早地再次断开全轮驱动模式。
如果如下地已经预先选定了动力传动系10的自动模式，那么就根据已知的驾驶员类型、当前已知的行驶状况和所期望的行驶状况进行匹配运行模式的自动选择，即例如在效率模式、动力模式和舒适模式之间进行选择。动力传动系的相应的运行模式还可以根据机动车的其它瞬时激活的运行模式来自动地激活。例如，机动车可以具有自动变速器，该自动变速器自身可以为驾驶员实现在舒适性、动力性等之间的不同选择可能性。在此根据所选择的自动变速器的运行模式使得动力传动系的运行模式与之协调。
此外，还可以想到，该机动车具有可调节的行驶机构，该行驶机构例如可以在舒适位置和运动位置之间进行调节。在这种情况下，同样可以将动力传动系的运行模式调整得与所选择的行驶机构运行模式相一致。因此，通常还可以规定，动力传动系的运行模式与机动车的极不同的部件的其它可预调节的或可自动调节的运行模式、例如ESP模式相一致。
总之，通过及早地接入全轮驱动模式提供相应的高安全系数(Sicherheitsreserve)，从而可以在出现紧要的行驶状况(该行驶状况在驱动唯一的车桥14时可能出现)之前及时地改善机动车的行驶性能。此外，通过对量化和/或影响机动车的运动的参数进行监视和分析可以实现估计：到什么程度可以再次断开接入的全轮驱动模式，以便可以尽可能高能效地运行机动车。

Claims (8)

1.一种用于运行机动车的动力传动系(10)的方法，具有以下步骤：
-对量化和/或影响机动车运动的至少一个参数进行检测，其中量化和/或影响机动车运动的参数是相应的单轮速度、方向盘转角、方向盘转角梯度、加速踏板值、加速踏板值梯度、制动踏板值、机动车的横向加速度、机动车的横摆角速度、机动车的纵向加速度和/或当前的机动车传动比；
-根据所述参数接入机动车的全轮驱动模式；
其中，
基于所述至少一个参数估计：是否即将出现紧要的行驶状况，并且仅在这种情况下才在出现紧要的状况之前接入全轮驱动模式，
紧要的行驶状况所指的行驶状况为：在该行驶状况下预期会在机动车的实际行驶性能与驾驶员规定的行驶性能之间出现偏差，或者紧要的行驶状况为任一如下的状况：在该状况下在单桥驱动与全轮驱动之间存在能由驾驶员分辨出的不同的行驶性能，
其特征在于，
在全轮驱动模式接入之后，借助于所述至少一个参数和/或其它的量化和/或影响机动车运动的参数确定：断开全轮驱动模式是否会导致紧要的行驶状况，如果不是这样就在规定的保持时间之后断开全轮驱动模式。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在断开全轮驱动模式时，使设置在仅在全轮驱动模式下被驱动的副车桥上的车桥传动装置与在两个车轮之间的力流相分离。
3.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，为了估计是否即将出现紧要的行驶状况，将量化和/或影响机动车运动的所述至少一个参数与规定的阈值进行比较。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，根据被激活的、动力传动系(10)的相应运行模式而为阈值和/或保持时间规定相应的不同的值。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，根据至少一个另外的、瞬时被激活的机动车运行模式而自动地激活动力传动系(10)的相应运行模式。
6.按照权利要求4或5所述的方法，其特征在于，至少在能被选择的自动模式期间，根据驾驶员驾驶机动车的类型和方式而激活动力传动系(10)的相应运行模式。
7.按照权利要求4或5所述的方法，其特征在于，为了针对不同的运行模式而接入和断开全轮驱动模式而规定相应不同的阈值和/或保持时间。
8.一种用于运行机动车的动力传动系(10)的系统，具有：
-检测装置，该检测装置被设计用于对量化和/或影响机动车运动的至少一个参数进行检测，其中量化和/或影响机动车运动的参数是相应的单轮速度、方向盘转角、方向盘转角梯度、加速踏板值、加速踏板值梯度、制动踏板值、机动车的横向加速度、机动车的横摆角速度、机动车的纵向加速度和/或当前的机动车传动比；
-控制装置(26、28)，所述控制装置被设计用于根据所述参数接入机动车的全轮驱动模式；
其中，
所述控制装置(26、28)被设计用于：基于所述至少一个参数估计：是否即将出现紧要的行驶状况，并且仅在这种情况下才在出现紧要的状况之前接入全轮驱动模式，
紧要的行驶状况所指的行驶状况为：在该行驶状况下预期会在机动车的实际行驶性能与驾驶员规定的行驶性能之间出现偏差，或者紧要的行驶状况为任一如下的状况：在该状况下在单桥驱动与全轮驱动之间存在能由驾驶员分辨出的不同的行驶性能，
其特征在于，
所述控制装置(26、28)被设计用于：在全轮驱动模式接入之后，借助于所述至少一个参数和/或其它的量化和/或影响机动车运动的参数确定：断开全轮驱动模式是否会导致紧要的行驶状况，如果不是这样就在规定的保持时间之后断开全轮驱动模式。
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