CN109835341A - 用于控制机动车的至少一个轴的驱动系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及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）和必要时的第二从动轴（13）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（8）和必要时的使得所述驱动轴（6）与所述第二从动轴（13）连接的第二离合器（14），并且还具有用于调节所述驱动单元（5）和所述离合器（8、14）的控制单元（9），其中，所述第一从动轴（7）和必要时的第二从动轴（13）布置在共同的轴（2）上。

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的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、第一从动轴和必要时的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必要时的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：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。在此要考虑到驱动系统中的振动激励。还要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的提前失效。

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，在此能实现将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和权利要求5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（第一种）用于控制机动车的至少一个轴的驱动系统的方法。该驱动系统具有至少一个电机作为驱动单元（必要时附加地为另一驱动单元，例如内燃机）、被驱动单元驱动的驱动轴、第一从动轴以及使得驱动轴与第一从动轴连接的第一离合器，且具有控制单元。该方法至少包括如下步骤：

a) 确定至少由电机提供的驱动转矩的（例如由驾驶员）所希望的改变；

b) 检查在驱动转矩改变时所预期的或可能的振动激励；

c) 计算用于改变待引入的驱动转矩的调整因子；

d) 将通过调整因子而改变的驱动转矩至少从驱动单元（至少）引入到驱动轴中。

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。

该方法特别是旨在减小和/或补偿在至少电驱动的机动车的驱动系中出现的振动激励。

振动激励例如由外部干扰（例如由在越过路拱（Bodenwelle）时的失衡（Unwucht））引起，或者由驱动单元的动态的负荷变换引起。驱动系中的旋转振动可以特别是如此强烈地加剧，致使电的驱动系出现切断。此外，在振动情况下，有很大的机械力起作用，该机械力有时超过针对负载预先给定的边界值。

振动激励例如因在传动机构中或在机动车的轴的半轴的铰接件中的间隙引起。在驱动单元的负荷变换时，必须首先经过该间隙，以便驱动转矩可传递经过全部的组件。在经过该间隙期间不会传递转矩，并且由此驱动系中的振动改变了振动形式。这种非线性的效应在经过间隙期间不产生针对驱动单元的逆向转矩，并且随着突然施加逆向转矩（在已经过间隙时）会在利用控制单元对电机的调节中引起干扰。由此会使得调节回路发生振荡，并且会出现负荷变换咔哒声（Lastwechselklacker）形式的噪声问题。

驱动系中的振动的另一原因可以是，半轴的刚度小，并结合以因电的驱动机器所致的高度动态的负荷。

恰好在具有作为驱动单元的电机和用于轴的两个离合器（所谓的Twinster系统，其中采用离合器来代替通常设置的差速器）的驱动系统中已观察到，振动会以特别强烈的方式产生和增强。由于电机的高度动态性（即速度高、并且驱动转矩可以所述速度进行改变）和离合器的相比之下滞后的转矩传递，电机会并非所愿地加速，由此在离合器中产生滑差。于是，如果离合器达到待传递的驱动转矩，则必须又将电机制动。这样就产生了不连续的转矩传递，这会在驱动系中导致振动激励。

所产生的驱动系统的组件，例如传动机构、轴承、轴、铰接件、离合器的严重的机械负荷导致加速老化，并且甚至会引起组件突然失效。此外，在驱动系中出现的振动导致例如在起动时能让机动车的驾驶员和/或乘客感觉到机动车摇晃，这会让人觉得干扰很严重。

一方面要保护构件或组件，并且另一方面要让机动车的使用者舒适，这就要求驱动系统充分地阻尼，从而可以在稳定的行驶特性的同时实现最大的行驶动态性。

该方法特别是旨在实现机动车的尽可能好的加速性，并且同时实现高度的行驶舒适性。为此，电机的例如由于驾驶员意愿（突然）改变的驱动转矩不会引入到驱动系中，而是首先在控制单元中予以处理。

在控制单元中检查驱动转矩的所希望的改变是否会导致振动激励（步骤b），特别是前述振动激励中的至少一种，其原因例如在于车辆的或驱动系统的运行，或者与其（直接）相关。

在步骤c)的范围中，计算调整因子，通过该调整因子可以防止或者至少减小所预期的振动激励或者其对驱动系统或行驶运行的影响。

在后续的或者随后的步骤d)的范围中，才由电机产生通过调整因子而改变的驱动转矩，并从电机引入到驱动系或驱动系统中。

调整因子特别是考虑不同的运行点（例如根据行驶状况，即起动、滚动、加速、延迟等，以及根据转速、驱动转矩等）和驱动系的特性（各个组件的间隙、阻尼、弹性的可变形性、组件，诸如离合器的调节特性、对电机的控制的由机械的间隙引起的反馈、轴的刚度、机动车的质量、传动机构的传动比、驱动系统的各组件的惯性）。

特别地，根据驾驶员意愿，以0.5至5毫秒的时间间隔对电的驱动机器的驱动转矩进行控制。在用于影响振动激励的方法的范围中、特别是在步骤b)，c)和d)的范围中，对驱动转矩的控制特别是以50至250微妙的时间间隔进行。由此可以有针对性地且高度动态地通过对电机的驱动转矩的调节来对驱动系统施加影响，并且进而补偿振动激励和间隙。

用于控制的该方法特别是涉及一种对驱动系统的一个或多个离合器的调节，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，并且由此可以使得由驱动单元提供的转矩按所希望的方式传递到机动车的至少一个、优选共同的轴的至少一个车轮上。

驱动系统特别是包括第二从动轴和使得驱动轴与第二从动轴连接的第二离合器，其中，第一从动轴和第二从动轴布置在共同的轴上。

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（或者相反），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），各叠片—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。

恰恰对于带有电机作为驱动单元的驱动系统而言，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，和/或在由驱动单元提供的驱动转矩高动态地改变的情况下）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）最多可传递的必要时总和的转矩（即,例如可通过两个离合器传递的转矩的总和）。在这种行驶状况下或者在该运行点，即当由至少一个驱动单元提供的驱动转矩大于可通过至少一个离合器传递的转矩时，电机或驱动轴相比于机动车或至少一个从动轴更快地加速。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），且也可以予以考虑。特别是因为能由此确定例如由驾驶员所希望的或者由驱动单元提供的驱动转矩按所希望的分配方式（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。

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。

特别地，在该方法中，关于驱动转矩到从动轴上的分配和传递，考虑两个离合器的传递特性。

优选地，针对两个离合器分别限定了最大允许的滑差的边界值；其中，调整因子和/或逆向振动经过如此选择，从而持久地低于边界值。

通过所提出的方法，可以根据通过离合器在运行点最大可传递的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最大可传递的转矩的总和。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。

该方法并且特别是仅仅步骤a)尤其是在驱动单元的特定运行点或者在特定行驶状况下并且在此驱动转矩出现改变时得到执行。

根据另一方面，提出（第二种）用于控制机动车的至少一个轴的驱动系统的方法。该驱动系统包括至少一个电机作为驱动单元（必要时附加地为另一驱动单元，例如内燃机）、被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驱动轴与第一从动轴连接的第一离合器和使得驱动轴与第二从动轴连接的第二离合器，并且还具有用于调节驱动单元和离合器的控制单元。第一从动轴和第二从动轴布置在共同的轴上。该方法至少包括如下步骤：

1) 确定至少由电机提供的驱动转矩的所希望的改变；

2) 检查通过驱动转矩的已发生的改变而产生的振动激励；

3) 计算用于影响所提供的驱动转矩的逆向振动；

4) 引入逆向振动；

其中，关于驱动转矩到从动轴上的分配和传递，考虑两个离合器的传递特性。

参考针对（第一种）方法的阐释，从而这些论述也可以被考虑用来描述（第二种）方法，并且反之亦然。两种方法也可以组合地例如在时间上前后相继地进行。

不同于（第一种）方法，驱动系统在此包括第二从动轴和第二离合器。此外，由于驱动转矩的改变而产生的振动激励在其出现之后才予以检测和检查，并且然后根据步骤3)引入逆向振动。

逆向振动特别是通过对电机的操纵来产生，特别是通过对驱动转矩的调节来产生。

特别地，根据驾驶员意愿，以0.5至5毫秒[ms]的时间间隔对电的驱动机器的驱动转矩进行控制。在用于影响振动激励的方法的范围内，根据步骤2)、3)和4)对驱动转矩的控制特别是以50至250微妙[μs]的时间间隔进行。由此可以有针对性地且高度动态地通过对电机的驱动转矩的调节来对驱动系统施加影响，并且进而补偿振动激励和间隙。

通过由控制单元检查由于至少通过电机提供的驱动转矩的（例如由驾驶员）所希望的改变，并通过所获取的调整因子对待引入的驱动转矩的调整，或者通过引入逆向振动，由此可以明显地提高驱动系统的系统阻尼。系统阻尼的提高可以减小或者甚至补偿相应出现的振动。

此外，可以通过调整因子或逆向振动来改变引入到驱动轴中的驱动转矩，使得持久地低于关于最大允许的滑差为离合器所限定的边界值。

此外提出了一种机动车，其至少具有用于机动车的至少一个轴的驱动系统，其中，该驱动系统具有至少一个电机作为驱动单元、被驱动单元驱动的驱动轴、第一从动轴以及使得驱动轴与第一从动轴连接的第一离合器，必要时还具有第二从动轴以及使得驱动轴与第二从动轴连接的第二离合器，并且还具有用于调节驱动单元和离合器的控制单元。该控制单元适合于和/或被设置用于执行（第一和第二）方法。特别地，可以利用该控制单元来执行所述方法。

特别是通过对第一离合器和第二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，例如由通过机器可旋转的斜坡机构而产生。

特别地，由于对每个离合器的操控，机动车的共同的轴的相应的车轮都可以与驱动单元传递转矩地连接。

至少一个离合器、尤其两个离合器优选是叠片式离合器。

针对这些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。

这里提出的方法可以采用在计算机上实施的部分地或完全地包括这里所述的步骤的方法来实现。

此外提出一种用于数据处理的系统，该系统包括计算单元或处理器，该处理器经过如此调整和/或配置，从而所述计算单元或处理器部分地或完全地实施这里所述的步骤。

计算机、计算单元和/或处理器可以是控制单元、特别是车辆的上级的控制单元的一部分，和/或数据传导地与该控制单元连接。

也提出一种包括指令的计算机程序或计算机程序产品，这些指令在由计算机实施该程序时使得该计算机部分地或完全地实施这里所述的步骤。

也提出一种计算机可读的包括指令的存储介质，这些指令在由计算机实施时使得该计算机部分地或完全地实施这里所述的步骤。

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，将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，该驱动系统用于驱动机动车的相应的车轮；并且

图2为第一种方法的流程图；并且

图3为第二种方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了带有驱动系统1的机动车3，该驱动系统用于驱动机动车3的共同的轴2的两个车轮18。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13以及使得该驱动轴6与第一从动轴7连接的第一离合器8和使得该驱动轴6与第二从动轴13连接的第二离合器14。此外，设置了用于调节驱动单元5和两个离合器8、13的控制单元9。

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8、14，其中，通过两个离合器8、14中的每个离合器分别使得机动车3的车轮18传递转矩地与机动车3的驱动单元5连接。两个离合器8、14代替了否则常见的差速器19（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、13之间布置了带有可变传动比的传动机构17。

通过所提出的这些方法，一方面通过调整因子12在将驱动转矩10引入到驱动轴6中之前改变可由用于驱动第一从动轴7和第二从动轴13的驱动单元5提供的驱动转矩10，并且另一方面通过驱动转矩10的改变来产生逆向振动16。

通过（第一种）方法，在步骤a)中确定存在由电机4提供的驱动转矩10的（例如由驾驶员）所希望的改变。在步骤b)中检查在驱动转矩10改变时是否发生了可能的振动激励11。在步骤c)中计算用于待引入的驱动转矩10的改变的调整因子12。在步骤d)中将通过调整因子12而改变的驱动转矩10从驱动单元5引入到驱动轴6中。

通过（第二种）方法，在步骤1)中确定存在由电机4提供的驱动转矩10的（例如由驾驶员）所希望的改变。在步骤2)中检查通过驱动转矩10的已发生的改变在驱动系统1中是否产生了振动激励11。在步骤3)中计算用于影响所提供的驱动转矩10的逆向振动16，并在步骤4)中通过驱动转矩10的改变而引入到驱动轴6中。

针对两个离合器8、14，分别限定了最大允许的滑差的边界值15，并存储在控制单元9中，其中，调整因子12以及逆向振动16也经过如此选择，从而持久地低于边界值。

图2所示为第一种方法的流程图。参考针对图1的说明。

这里所示的所谓的“被动的方案”基于开环的调节回路。在此，调整针对驱动转矩10的要求，以便驱动系统1根本就不会被激起振动。出于这个原因，特别是无需了解或检查驱动系统1的物理的状态参量。基于驱动系统1的时间响应（Zeitantwort）的缩短（见所示的调节特性），通过调节器23并通过调整因子12对驱动转矩10进行调整。为了能够实现有效的振动减小，必须针对相应的车辆应用调整因子12。由于与振动相关的行驶状态改变，被动的方案包含对这些状态的认知。如果行驶状态改变（在斜坡上起动、与挂车耦接，等等），则随后调整相应的应用参量，并选择相应的调整因子12。通过调整因子12而改变的驱动转矩10通过模块20转变为用于操纵电机4的物理信号21。

图3所示为第二种方法的流程图。这种“主动的方案”基于闭环的调节回路。通过在模块20中的所存储的数学模型，并借助于所存在的经测量的信号21，通过附加地估计的物理的状态参量22来获取驱动力矩10中的振动分量，并主动地通过调节器23计算逆向振动16。这种逆向振动16与所要求的（所希望的）驱动转矩10计算（verrechnen），并作为理论值传递给转矩控制部。为了估计物理状态参量22，有各种不同的模型可供使用，这些模型分别以不同的测量信号为前提。作为输入参量，例如采用车轮转速、车辆速度、电机4的转速或电机4的估计的驱动转矩。这些输入参量的组合同样是可行的。

通过逆向振动16而改变的驱动转矩10通过模块20转变为用于操纵电机4的物理信号21。

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 第一离合器

9 控制单元

10 驱动转矩

11 振动激励

12 调整因子

13 第二从动轴

14 第二离合器

15 边界值

16 逆向振动

17 传动机构

18 车轮

19 差速器

20 模块

21 信号

22 状态参量

23 调节器

Claims (6)

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）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（8），且具有控制单元（9），其中，该方法至少具有如下步骤：

a) 确定至少由所述电机（4）提供的驱动转矩（10）的所希望的改变；

b) 检查在所述驱动转矩（10）改变时所预期的振动激励（11）；

c) 计算用于改变待引入的驱动转矩（10）的调整因子（12）；

d) 将通过所述调整因子（12）而改变的驱动转矩（10）至少从所述驱动单元（5）引入到所述驱动轴（6）中。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述驱动系统（1）包括第二从动轴（13）和使得所述驱动轴（6）与所述第二从动轴（13）连接的第二离合器（14），其中，所述第一从动轴（7）和所述第二从动轴（13）布置在共同的轴（2）上。

3.如权利要求2所述的方法，其中，关于所述驱动转矩（10）到所述从动轴（7、13）上的分配和传递，考虑两个离合器（8、14）的传递特性。

4.如权利要求3所述的方法，其中，针对两个离合器（8、14）分别限定了最大允许的滑差的边界值（15）；其中，所述调整因子（12）经过如此选择，从而持久地低于所述边界值（15）。

5.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（13）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（8）和使得所述驱动轴（6）与所述第二从动轴（13）连接的第二离合器（14），并且还具有用于调节所述驱动单元（5）和所述离合器（8、14）的控制单元（9），其中，所述第一从动轴（7）和所述第二从动轴（13）布置在共同的轴（2）上，其中，该方法至少具有如下步骤：

1) 确定至少由所述电机（4）提供的驱动转矩（10）的所希望的改变；

2) 检查通过所述驱动转矩（10）的已发生的改变而产生的振动激励（11）；

3) 计算用于影响所提供的驱动转矩（10）的逆向振动（16）；

4) 引入所述逆向振动（16）；

其中，关于所述驱动转矩（10）到所述从动轴（7、13）上的分配和传递，考虑两个离合器（8、14）的传递特性。

6.一种机动车（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）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（8），并且还具有用于调节所述驱动单元（5）和至少所述第一离合器（8）的控制单元（9），其中，所述控制单元（9）被设置用于执行根据前述权利要求1至4中任一项所述的方法或根据前述权利要求5所述的方法。