CN109835340A - 用于控制机动车的至少一个轴的驱动系统的方法 - Google Patents

用于控制机动车的至少一个轴的驱动系统的方法 Download PDF

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R.菲茨
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E.科德罗
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Abstract

本发明涉及一种用于控制机动车（3）的轴（2）的驱动系统（1）的方法，其中，所述驱动系统（1）具有至少一个电机（4）作为驱动单元（5）、被所述驱动单元（5）驱动的驱动轴（6）、第一从动轴（7）和第二从动轴（8）以及使得所述驱动轴（6）与所述第一从动轴（7）连接的第一离合器（9）和使得所述驱动轴（6）与所述第二从动轴（8）连接的第二离合器（10）。

Description

用于控制机动车的至少一个轴的驱动系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制机动车的至少一个轴并且优选恰好一个轴的驱动系统的方法。驱动系统包括至少一个电机作为驱动单元、被该驱动单元驱动的驱动轴、第一从动轴和第二从动轴以及使得该驱动轴与第一从动轴连接的第一离合器和使得该驱动轴与第二从动轴连接的第二离合器。此外，设置有一种用于调节驱动单元和离合器的控制单元。这些离合器配属于不同的轴的或者优选共同的轴的从动轴。
背景技术
这种驱动系统例如被设置用于进一步引导并根据需要分配由驱动单元提供的转矩。
总是存在如下需求：即，尽可能地如此控制驱动系统，从而能够实现快速地适应于改变的行驶状况和改变的运行点。在此，应当避免驱动系统的组件的热过载和机械过载，并避免由此导致的组件的可能提前失效。
发明内容
基于此，本发明的目的是，至少部分地解决开篇所述的缺点和问题，并且特别是提出一种适合于此的用于（在机动车的运行期间）控制驱动系统的方法。该方法特别是要实现保护驱动系统的组件以防过载，其中，在此能实现把例如由机动车的驾驶员所希望的驱动转矩通过离合器尽可能快速且精确地传递和分配到至少一个轴的车轮上。
根据权利要求1的特征的方法有助于此。有利的改进是从属权利要求的主题。权利要求书中单个列举的特征可按照技术上有益的方式相互组合，且可以通过说明书的所述情况和附图的细节得以补充，其中介绍了本发明的其它的设计变型。
提出一种用于控制机动车的至少一个轴的驱动系统的方法。该驱动系统至少包括：
- 电机作为驱动单元；
- 被该驱动单元驱动的驱动轴；
- 第一从动轴和第二从动轴；
- 使得该驱动轴与第一从动轴连接的第一离合器；
- 使得该驱动轴与第二从动轴连接的第二离合器；以及
- 用于调节驱动单元和离合器的控制单元。
用于控制机动车的至少一个轴的驱动系统的方法至少具有如下步骤：
a) 获取可通过第一离合器最多传递到第一从动轴（在当前的运行点）上的（估计的）第一转矩，并获取可通过第二离合器最多传递到第二从动轴（在当前的运行点）上的（估计的）第二转矩；
b) 根据第一转矩和第二转矩的总和来限制可由用于驱动第一从动轴和第二从动轴的驱动单元提供的驱动转矩。
此外，该方法可以至少具有（紧接地和/或延迟地）在步骤b)之后的如下步骤：
c) 确定超过能够提供的驱动转矩的所希望的驱动转矩；以及
d) 使得驱动单元最多以能够提供的驱动转矩运行。
对方法步骤a)至d)的上述的（并非最终的）划分主要只用于区分，并不强制要求顺序和/或关系。这些方法步骤的例如在驱动系统的设立和/或运行期间的频繁度也可以改变。同样可行的是，这些方法步骤在时间上至少部分地相互重叠，和/或个别的或多个方法步骤重复。
用于控制的该方法特别是涉及对驱动系统的离合器的调节，从而在预先给定的时间点或者甚至在任何时间都可以通过压紧力来操控这些离合器，并且进而可以使得由驱动单元提供的转矩能够按所希望的方式传递到机动车的至少一个、优选共同的轴的车轮上。
特别地，该方法被设置用于控制驱动系统，对于该驱动系统，在机动车的共同的轴上设置了两个离合器，其中，通过两个离合器中的每一个分别使得机动车的车轮与机动车的驱动单元传递转矩地连接。两个离合器可以代替否则常见的差速器，通过该差速器可以平衡各车轮的不同的转速。这些离合器可以例如是可液压地或机电地操控的离合器。
这种离合器和驱动系统的构造可以如下描述：作为离合器，可以例如采用叠片式离合器，这种离合器的外叠片与叠片外部支架抗扭转地连接，并且内叠片与叠片内部支架抗扭转地连接，并且每个叠片支架都与驱动轴或者相应的从动轴抗扭转地连接。由于加载以沿轴向方向作用的压紧力（由于操控压力），使得叠片—对于其它离合器而言为摩擦配对件或者分别为了在相应的离合器的传递转矩的部件之间产生摩擦锁合的连接的配对件—相互接触，从而转矩可以从驱动轴通过离合器传递到相应的从动轴上。
刚好对于带有电机作为驱动单元的驱动系统，可以（例如在低转速且必要时同时提供高的驱动转矩的情况下）出现的是，由驱动单元提供的驱动转矩至少有时大于由离合器（在当前的运行点）最多可传递的转矩总和（即第一转矩与第二转矩的总和）。在这种行驶状况下或者在该运行点，即当由驱动单元提供的驱动转矩大于第一转矩与第二转矩的总和时，电机或驱动轴相比于机动车或从动轴更快地加速。由此在至少一个离合器上产生滑差，该滑差导致离合器（至少一个离合器）中的高的摩擦功率。由此导致的热负荷会损毁或者至少有害于离合器。此外，由此降低了驱动系统的效率，并且恶化了CO2平衡。
原则上，完全可以允许较小的滑差（所谓的微小滑差），且可以得到考虑。特别是因为能由此确定出所希望的转矩按所期望的分布方式（即在机动车的每个车轮上都有转矩的预定份额）通过离合器传递，所以这种滑差是允许的。然而，因微小滑差所致的热负荷并不导致离合器的不允许的热负荷。
微小滑差、即在驱动轴与从动轴之间的转速差，特别是大于每分钟0转。微小滑差，即转速差尤其为介于每分钟1和10转之间、优选小于每分钟5转。
这种运行点例如存在于如下时候：机动车处于弯道行驶中，并且共同的轴的各车轮应具有不同的速度。在此，通过弯道内侧的离合器传递的转矩减小，以便改善机动车的偏转特性。
通过所提出的方法，可以根据第一转矩和第二转矩的总和来限制可由用于驱动第一从动轴和第二从动轴的驱动单元提供的驱动转矩。特别地，由驱动单元提供的驱动转矩最多可以等于第一转矩和第二转矩的总和。更高的驱动转矩不会使得机动车加速，而是仅仅增大在至少一个离合器中的滑差—这在此被减小或者甚至被避免。
也就是，如果例如机动车的驾驶员（或者由控制单元）要求所希望的驱动转矩（亦即，驱动单元要提供所希望的驱动转矩作为驱动转矩），并且特别是改变当前的驱动转矩，则根据步骤c)确定出所希望的驱动转矩是否超过了能够提供的驱动转矩。根据步骤b)，可通过驱动单元提供的驱动转矩特别是已经被限制，从而驱动单元根据步骤d)只产生能够提供的驱动转矩，并提供给离合器以用于进一步引导至车轮。
该方法，并且特别是仅仅步骤a)尤其是连续地或者仅仅（并且于是连续地或者至少周期性地）在驱动单元的特定运行点或者在特定行驶状况下得到执行。
因此，“连续”尤其是指，该方法独立于可预先给定的运行点或行驶状况始终并持续地被引入或执行。
根据该方法的另一种设计，该方法仅仅（并且于是连续地或者至少周期性地在可预先给定的时间点）在驱动单元的特定运行点或者在特定行驶状况下得到执行。特别地，该周期根据如下参数中至少一个来确定：驱动系统的时间、运行时长、驱动系统的强度或大或小的负荷。一个周期可以为一秒的一部分、至少一秒或者至少5秒。该周期尤其可以根据驱动系统的或离合器的负荷来改变。
根据步骤a)，获取可通过第一离合器最多传递到第一从动轴上的第一转矩和可通过第二离合器最多传递到第二从动轴上的第二转矩。其它的步骤b)以及c)和d)特别是仅仅当第一转矩和第二转矩的总和超过边界值（例如为驱动单元的额定转矩的75%）时才执行。
特别地，若所希望的驱动转矩超过能够提供的驱动转矩，并且根据步骤d)将所希望的驱动转矩最多限制到能够提供的驱动转矩，则在调节离合器时考虑所希望的驱动转矩。对所希望的驱动转矩的这种考虑特别是如下方式进行：至少一个离合器的至少一个反应时间缩短为所希望的状态改变，或者在加速阶段减小离合器滑差。
控制单元使得驱动系统特别是这样运行：尽快地利用用于把所希望的驱动转矩通过离合器传递至车轮的每一种可行性。特别是把能够提供的驱动转矩尽快地提高到所希望的驱动转矩，其中，在这种提高期间，考虑在抑制滑差方面或者在保持微小滑差方面的预先规定值（Vorgabe）。
特别是步骤a)至d)连续地继续执行，直到所提供的驱动转矩达到（当前）所希望的驱动转矩。
在步骤a)中，可以检查并考虑至少一个（优选全部的）如下参数：
- 第一离合器和第二离合器的相应至少一个组件（例如冷却流体或润滑流体、摩擦叠片、壳体等）的温度；
- 分别为了在第一离合器和第二离合器的传递转矩的部件之间产生摩擦锁合的连接而存在的压紧力；
- 驱动轴与第一从动轴之间的第一转速差和驱动轴与第二从动轴之间的第二转速差；
- 在第一离合器和第二离合器中的摩擦功率。
特别是通过对每个离合器的操控可分别使得机动车的共同的轴的车轮与驱动单元传递转矩地连接。
特别是在驱动单元和从动轴之间布置了带有可变传动比的传动机构。“可变传动比”尤其是指，并非存在唯一的恒定的传动比，而是可以例如逐级地或者也连续地改变传动比。
替代地，在驱动单元和从动轴之间可以不布置传动机构或带有唯一的固定的传动比的传动机构。
两个离合器中的至少一个离合器、优选两个离合器可以是液压地操控的离合器。对于液压地操控的离合器，压紧力通过液压流体传递到离合器上。液压流体可以通过（也可电运行的）泵而处于压力下。
两个离合器中的至少一个离合器、优选两个离合器可以是电操控的或者机电地操控的离合器。对于电操控的离合器，压紧力直接由另一电机产生，例如由可通过机器旋转的斜坡机构（Rampenanordnung）而产生。
特别地，由于对每个离合器的操控，使得机动车的共同的轴的车轮可以分别与驱动单元传递转矩地连接。
至少一个离合器、优选两个离合器优选是叠片式离合器。
此外提出一种机动车，其至少具有用于机动车的至少一个轴的驱动系统。该驱动系统至少包括：
- 电机作为驱动单元；
- 被该驱动单元驱动的驱动轴；
- 第一从动轴和第二从动轴；以及
- 使得该驱动轴与第一从动轴连接的第一离合器；以及
- 使得该驱动轴与第二从动轴连接的第二离合器；以及还有
- 用于调节驱动单元和离合器的控制单元，
其中，该控制单元被设置和设计用于执行所提出的方法，或者该方法在机动车的运行中得到执行。
针对该方法所做的论述特别是也适用于机动车，并且反之亦然。
特别地，用于传递转矩的两个离合器布置在机动车的轴上，从而通过操控第一离合器便使得机动车的轴的第一车轮与驱动单元传递转矩地连接，并且通过操控第二离合器便使得同一轴的第二车轮与驱动单元传递转矩地连接。这些离合器因而特别地不是机动车的布置在驱动单元与机动车的可切换的传动机构之间的离合器。
这种共同地布置在一根轴上的离合器必须（经常）处理第一转矩的跳跃式的改变，并将该转矩按预定的方式进一步引导至车轮。
要预先声明的是，这里采用的数词（“第一”、“第二”、…）主要（仅仅）用于区分多个同类的物件、大小或过程，即特别是未强制地规定这些物件、大小或过程的相互间的关系和/或顺序。如果需要关系和/或顺序的话，这里会对此明确说明，或者这对于本领域技术人员来说在研究具体介绍的设计时可显然地得到。
附图说明
下面借助附图详述本发明以及技术领域。需要指出，本发明不应受所示的实施例限制。特别地，只要未做其它明确说明，也可行的是，把附图中所述的情况的部分方面提取出来，并与当前的说明书和/或附图的其它组成部分和认识进行组合。相同的附图标记表示相同的物件，从而必要时可以补充地考虑其它附图的介绍。在这些示意图中：
图1示出带有驱动系统的机动车，该驱动系统相应用于驱动机动车的车轮；并且
图2示出了用于控制驱动系统的方法的流程。
具体实施方式
图1示出了带有驱动系统1的机动车3，该驱动系统相应用于驱动机动车3的共同的轴2的第一车轮21和第二车轮22。驱动系统1包括电机4作为驱动单元5、被该驱动单元5驱动的驱动轴6、第一从动轴7和第二从动轴8以及使得该驱动轴6与第一从动轴7连接的第一离合器9和使得该驱动轴6与第二从动轴8连接的第二离合器10。此外，设置了用于调节驱动单元15和两个离合器9、10的控制单元11。
这里示出了驱动系统1，针对该驱动系统，在机动车3的共同的轴2上设置了两个离合器9、10，其中，通过两个离合器9、10中的每个离合器分别使得机动车3的车轮21、22传递转矩地与机动车3的驱动单元5连接。两个离合器9、10代替了否则常见的差速器24（这里在机动车3的另一轴2上示出），通过该差速器可以平衡布置在那里的车轮的不同的转速。
在驱动单元5和从动轴7、8之间布置了带有可变传动比的传动机构23。
通过所提出的方法，要根据第一转矩12和第二转矩13的总和来限制可由用于驱动第一从动轴7和第二从动轴8的驱动单元5提供的驱动转矩。在此，由驱动单元5提供的驱动转矩应最多等于第一转矩12和第二转矩13的总和。
也就是，如果例如机动车3的驾驶员要求所希望的驱动转矩15（亦即，驱动单元5要提供所希望的驱动转矩15作为驱动转矩），则根据步骤c)确定出所希望的驱动转矩15是否超过了能够提供的驱动转矩14。根据步骤b)，可通过驱动单元5提供的驱动转矩14已经被限制，从而驱动单元5根据步骤d)只产生能够提供的驱动转矩14，并提供给离合器9、10以用于进一步引导至车轮21、22。
根据步骤a)，获取可通过第一离合器9最多传递到第一从动轴7上的第一转矩12和可通过第二离合器10最多传递到第二从动轴8上的第二转矩13。
在步骤a)中，检查并考虑如下参数：第一离合器9和第二离合器10的相应至少一个组件的温度17、分别为了在第一离合器9和第二离合器10的传递转矩的部件之间产生摩擦锁合的连接而存在的压紧力18、驱动轴6与第一从动轴7之间的第一转速差19和驱动轴6与第二从动轴8之间的第二转速差20、在第一离合器9和第二离合器10中的摩擦功率。
图2示出了用于控制驱动系统1的方法的流程。在状态改变16（例如运行点的或行驶状况的改变）的范围内，由控制单元11的第一模块25获取所希望的驱动转矩15，并进一步引导至第二模块27的第一子模块26和第二子模块28。在第一模块25中，提供用于其它模块27、30的输入信号。
在第二模块27的第一子模块26中，计算用于离合器9、10的行驶动力的预定规定值，并进一步引导至第三模块30的第三子模块29。第三子模块29计算相应的离合器9、10的对于传递所要求的转矩所需要的压紧力18，并把这些控制指令进一步引导至离合器9、10。同时，第三子模块29估计或计算在当前运行点用于每个离合器9、10的当前可传递的转矩，并形成能够提供的总和转矩14（在最多的第一转矩12和最多的第二转矩13的情况下，该总和转矩是能够提供的驱动转矩14）。该总和转矩可通过第二模块27的第一子模块26引导至第二模块27的第二子模块28。其中，所希望的驱动转矩15与能够提供的驱动转矩14相比较，并且要么所希望的驱动转矩15（当它小于能够提供的驱动转矩14或者与其相等时），要么能够提供的驱动转矩14（当所希望的驱动转矩15大于能够提供的驱动转矩14时）引导至第三模块30的第四子模块31。
第四子模块31控制机器4的接触器（Schütze），并且由此调节驱动单元5。
若所希望的驱动转矩15超过能够提供的驱动转矩14，并且根据步骤d)将所希望的驱动转矩15最多限制到能够提供的驱动转矩14，则在调节离合器9、10时也考虑所希望的驱动转矩15。对所希望的驱动转矩15的这种考虑如下方式进行：至少一个离合器9、10的至少一个反应时间缩短为状态改变16，或者在加速阶段减小离合器滑差。
于是，控制单元11使得驱动系统1这样运行：尽快地利用用于把所希望的驱动转矩15通过离合器9、10进一步引导至车轮21、22的每一种可行性。
上述参数（温度17、压紧力18、转速差19、20和摩擦功率，这里只示出了温度17）可以在第三模块30的第三子模块29中得到检查和考虑。
附图标记列表
1 驱动系统
2 轴
3 机动车
4 机器
5 驱动单元
6 驱动轴
7 第一从动轴
8 第二从动轴
9 第一离合器
10 第二离合器
11 控制单元
12 第一转矩
13 第二转矩
14 能够提供的驱动转矩
15 希望的驱动转矩
16 状态改变
17 温度
18 压紧力
19 第一转速差
20 第二转速差
21 第一车轮
22 第二车轮
23 传动机构
24 差速器
25 第一模块
26 第一子模块
27 第二模块
28 第二子模块
29 第三子模块
30 第三模块
31 第四子模块

Claims (7)

1.一种用于控制机动车（3）的至少一个轴（2）的驱动系统（1）的方法，其中，所述驱动系统（1）具有至少一个电机（4）作为驱动单元（5）、被所述驱动单元（5）驱动的驱动轴（6）、第一从动轴（7）和第二从动轴（8）以及使得所述驱动轴（6）与所述第一从动轴（7）连接的第一离合器（9）和使得所述驱动轴（6）与所述第二从动轴（8）连接的第二离合器（10），并且还具有用于调节所述驱动单元（5）和所述离合器（9、10）的控制单元（11），其中，该方法至少具有如下步骤：
a) 获取能够通过所述第一离合器（9）最多传递到所述第一从动轴（7）上的第一转矩（12），并获取能够通过所述第二离合器（10）最多传递到所述第二从动轴（8）上的第二转矩（13）；
b) 根据所述第一转矩（12）和所述第二转矩（13）的总和来限制能够由用于驱动所述第一从动轴（7）和所述第二从动轴（8）的所述驱动单元（5）提供的驱动转矩（14）。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，该方法至少具有在步骤b)之后的如下步骤：
c) 确定出超过所述能够提供的驱动转矩（14）的所希望的驱动转矩（15）；以及
d) 使得所述驱动单元（5）最多以所述能够提供的驱动转矩（14）运行。
3.如权利要求2所述的方法，其中，若所希望的驱动转矩（15）超过所述能够提供的驱动转矩（14），并且根据步骤d)将所希望的驱动转矩（15）最多限制到所述能够提供的驱动转矩（14），则在调节所述离合器（9、10）时考虑所希望的驱动转矩（15），其方式为，至少一个离合器（9、10）的至少一个反应时间缩短为希望的状态改变（16），或者在加速阶段减小离合器滑差。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤a)中，检查并考虑如下参数中的至少一个：
- 所述第一离合器（9）和所述第二离合器（10）的相应至少一个组件的温度（17）；
- 相应为了在所述第一离合器（9）和所述第二离合器（10）的传递转矩的部件之间产生摩擦锁合的连接而存在的压紧力（18）；
- 所述驱动轴（6）与所述第一从动轴（7）之间的第一转速差（19）和所述驱动轴（6）与所述第二从动轴（8）之间的第二转速差（20）；
- 在所述第一离合器（9）和所述第二离合器（10）中的摩擦功率。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过对每个离合器（9、10）的操控能够使得所述机动车（3）的共同的轴（2）的第一车轮（21）和第二车轮（22）与所述驱动单元（5）传递转矩地连接。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述驱动单元（5）和所述从动轴（7、8）之间布置有带有能够改变的传动比的传动机构（23）。
7.一种机动车（3），其至少具有用于所述机动车（3）的至少一个轴（2）的驱动系统（1），其中，所述驱动系统（1）具有至少一个电机（4）作为驱动单元（5）、被所述驱动单元（5）驱动的驱动轴（6）、第一从动轴（7）和第二从动轴（8）以及使得所述驱动轴（6）与所述第一从动轴（7）连接的第一离合器（9）和使得所述驱动轴（6）与所述第二从动轴（8）连接的第二离合器（10），并且还具有用于调节所述驱动单元（5）和所述离合器（9、10）的控制单元（11），其中，所述控制单元（11）被设置用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
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