DE102008055897A1

DE102008055897A1 - Steuersystem für ein zumindest zeitweise vierradgetriebenes Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102008055897A1
Application number: DE200810055897
Authority: DE
Inventors: Guenther Sokoll; Ralf Pillmeier
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2010-05-06

Abstract

Bei einem Steuersystem für ein zumindest zeitweise vierrradgetriebenes Kraftfahrzeug mit einer Steuereinheit, die den Radgechwindigkeiten aller Räder proportionale Größen erfasst oder ermittelt und mittels der das Antriebsmoment einer Antriebseinheit auf primäre Antriebsräder, die permanent mit der Antriebseinheit verbunden sind, und auf sekundäre Antriebsräder, die bedarfsweise mit der Antriebseinheit verbindbar sind, variabel verteilbar ist, wird zur Verteilung des Antriebsmoments ein Kupplungsmoment einer zwischen der Antriebseinheit und den sekundären Antriebsrädern angeordneten Übertragungskupplung mittels der Steuereinheit abhängig von verschiedenen Betriebsparametern eingestellt. Darüber hinaus arbeitet die Steuereinheit mit einer Fahrdynamikregeleinheit derart zusammen, dass eine definierte Bedingung oder eine definierte Soll-Eingriffsintensität für einen aktiven Regeleingriff der Fahrdynamik abhängig vom Kupplungsmoment der Übertragungskupplung festgelegt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für ein zumindest zeitweise vierradgetriebenes Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Steuersystem ist beispielsweise in der DE 103 33 650 A1 beschrieben. Bekannt ist demnach eine Drehmomentverteilungseinrichtung zum Verändern des Drehmomentverteilungsverhältnisses zwischen den Rädern der Vorderachse und den Rädern der Hinterachse durch entsprechende Steuerung einer Reibungskupplung als Längssperre (Übertragungskupplung). Durch die Festlegung eines Drehmomentverteilungsverhältnisses kann das Fahrverhalten eines Fahrzeuges erheblich beeinflusst werden.
Im Folgenden werden verallgemeinernd als primäre Antriebsräder die permanent mit der Antriebseinheit verbundenen Räder und als sekundäre Antriebsräder die über die Übertragungskupplung bedarfsweise mit der Antriebseinheit verbindbaren Räder bezeichnet.
Derartige bekannte Steuersysteme weisen meist eine Steuerung des Kupplungsmoments der Übertragungskupplung in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern auf.
Darüber hinaus sind in Fahrzeugen, auch in Allradfahrzeugen, Fahrdynamikregelsysteme (z. B. als ABS (Antiblockiersystem), ASC (Antriebsschlupfregelsystem), DSC (Fahrdynamik- und Fahrstabilitätssystem als erweitertes ABS- und ASC-System), AFS (Aktivlenkung) oder EDC (Elektronische Dämpferkontrolle) bezeichnet) bekannt, die aktive Regeleingriffe, wie insbesondere radselektive Bremseingriffe oder Antriebsmomentbeeinflussungen bei Auftreten eines vorgegebenen Radschlupfes oder aktive Lenk- oder Dämpfervestellungen bei Auftreten von Querinstabilitäten (z. B. bei Fahrzeuggierverhalten), vornehmen. Dabei wird Radschlupf oder Querinstabilität normalerweise erkannt, wenn vorgegebene Parameter-Schwellen überschritten werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Steuersystem für variablen Allradantrieb eingangs genannter Art im Hinblick auf ein optimales Zusammenwirken mit anderen Fahrdynamikregelsystemen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
Erfindungswesentlich ist die Festlegung einer Bedingung und/oder einer Eingriffsintensität einer Fahrdynamikregeleinheit in Abhängigkeit von der Höhe des Kupplungsmoments der Übertragungskupplung.
Eine Fahrdynamikregeleinheit ist beispielsweise eine Antiblockierregeleinheit, eine Antriebsschlupfregeleinheit, eine Fahrstabilitätsregeleinheit (z. B. mit radselektivem Bremseingriff bei Kurvenfahrt), eine aktive Lenkregeleinheit oder eine aktive Wankstabilisierregeleinheit. Diese Fahrdynamikregeleinheiten nehmen üblicherweise z. B. aktive Bremseingriffe, aktive Antriebsmomenteingriffe, aktive Lenkeingriffe und/oder aktive Feder- oder Dämpfeingriffe in den Radaufhängungen vor. Unter vorgegebenen Bedingungen sind insbesondere Schwellen, bei deren Unter- oder Überschreitung eine Fahrdynamikregeleinheit einen aktiven Eingriff auslöst oder beendet (Eingriffszeitpunkt), zu verstehen. Eine Eingriffsintensität kann beispielsweise das Ausmaß oder die Reaktionsschnelligkeit des Regeleingriffes bestimmen, wie z. B. die Höhe der Sollantriebsmomentreduzierung oder der Gradient eines Bremsdruckaufbaus oder der Gradient einer Antriebsmomentreduzierung oder die Höhe eines Solllenkmoments.
Der Erfindung liegen folgende Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde:
Allradgetriebene Kraftfahrzeuge benötigen deutlich niedrigere Sollschlupfwerte für die Antriebsschlupfregelung als beispielsweise heckgetriebene Kraftfahrzeuge. Bei allradgetriebenen Fahrzeugen mit variabler Antriebslängsmomentenverteilung und Antriebsschlupfregelung ist der Sollschlupf bzw. die Sollschlupffunktion bei teilweise oder vollständig abgekoppelter Vorderachse nicht mehr optimal (d. h. zu niedrig). Aufgrund der erhöhten Regelempfindlichkeit kommt es beim Stand der Technik zu einem verfrühten und damit unnötigen Eingreifen der Antriebsschlupfregelung.
Bei allradgetriebenen Kraftfahrzeugen mit variabler Antriebslängsmomentenverteilung und mit Antriebsschlupfregelung kann durch die erfindungsgemäße Anpassung der Sollschlupfbildung des Antriebschlupfregelsystems eine Optimierung des Regelverhaltens und damit eine Funktionsverbessung erreicht werden.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel kann eine variable Beeinflussung (Erhöhung, Erniedrigung) der Sollschlupfschwelle der Antriebsschlupfregelung als Funktion des Längsmomentensperrgrades bzw. des Kupplungsmoments der Übertragungskupplung softwareseitig implementiert werden.
Der Längsmomentensperrgrad kann beispielsweise bei einem Allradfahrzeug mit über eine Übertragungskupplung variabel zuschaltbarem Vorderradantrieb folgendermaßen ausgedrückt werden: Sperrgrad_HA = Kardanmoment_HA/Gesamtkardanmoment.
Damit ist z. B. Sperrgrad_HA = 0,5 bei einer Sollmomentenverteilung zwischen HA und VA von 50:50 und Sperrgrad_HA = 1 bei einer Sollmomentenverteilung HA zu VA von 100:0 (entspricht Heckantrieb). Dabei bedeutet HA Hinterachse und VA Vorderachse.
Die Sollschlupfschwellenbeeinflussung kann dabei z. B. mittels eines additiven bzw. subtraktiven Offsets und/oder mittels eines multiplikativen Verstärkungs- bzw. Abschwächungsfaktors erfolgen.
Die Regelintensität (Eingriffsintensität) eines Schlupfregelsystems kann beispielsweise durch Adaption der einzelnen Regelglieder (P-, I- und D-Anteil) an die Längsmomentverteilung angepasst werden und somit z. B. eine schnellere Antriebsmomentzugabe nach einen antriebsmomentreduzierenden Eingriff bei erkanntem Traktionspotential durch Längsmomentsperrung ausführen.
Die Beeinflussung der Sollschlupfschwelle, bzw. der Regelintensität kann zusätzlich noch, wie schon üblich, in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, von der Fahrbahnneigung (z. B. sensiert über Neigungs- und/oder Längs-/Querbeschleunigungssensoren), von der Massen-/Achslastverteilung (z. B. sensierte oder modellhaft ermittelte Radaufstandskräfte), von einer Anhängererkennung (z. B. sensiertes elektrisches Anhängersignal), von der aktuell vorliegenden Kraftschlussbeanspruchung (sensierter und/oder algorithmusbasierter, modellhaft ermittelter, momentan ausgenutzter Reifen-/Fahrbahnreibwert), von Fahrdynamikkenngrößen wie Querbeschleunigung, Längsbeschleunigung, Gierrate, Lenkwinkel (Fahrbahnradius) etc. erfolgen, wobei prinzipiell auch weitere Abhängigkeiten möglich sind, ohne von der grundsätzlichen Idee des erfindungsgemäßen Gegenstandes abzuweichen.
Die Steuerung des Kupplungsmoments der Übertragungskupplung kann in einer eigenen Steuereinheit (z. B. bei BMW im LMV-Steuergerät für die Längsmomentenverteilung) implementiert sein oder auch in einem Steuergerät für die Antriebsschlupfregelung (z. B. DSC-/DXC-Steuergerät bei BMW Fahrzeugen) integriert sein.
Zusätzlich oder ausschließlich zu dem vorgenannten erfindungsgemäßen Vorschlag zur Beeinflussung der Antriebsschlupfregelung als Funktion des Längsmomentensperrgrades seien weitere erfindungsgemäße Möglichkeiten zur Beeinflussung des fahrstabilisierenden Fahrzeugreglers (FZR), des Antiblockiersystems (ABS) oder anderer Fahrdynamik-, Fahrstabilitäts-, Traktions- und/oder Bremsregelsysteme bzw. DSC-/DXC-Subsysteme in Abhängigkeit von der absoluten oder relativen Höhe der Antriebslängsmomentenverteilung und/oder vom zeitlichen Verlauf der Antriebslängsmomentenverteilung und/oder vom Gradienten der Antriebslängsmomentenverteilung genannt, denen ebenso eine schlupfschwellen- und/oder andere fahrdynamik- oder fahrstabilitätskriterienbasierte (z. B. das Gier-, Wank- bzw. Kipp-, Nick-, Schwimmwinkel-, Längs- und/oder Querbeschleunigungsverhalten berücksichtigende) Regelaufgabe bzw. Regelstrategie zu Grunde liegt.
Eine Beeinflussung des FZR ist z. B. dahingehend denkbar, dass die Information über den Längsmomentensperrgrad im Reglermodul dazu genutzt wird, um fahrstabilisierende Maßnahmen gegen Untersteuern oder Übersteuern in Abhängigkeit vom Längsmomentensperrgrad optimaler bzw. situationsgerechter auszuführen. Dazu können beispielsweise ermittelte Regelabweichungen (z. B. Ist-Gierrate – Ackermann-Sollgierrate) oder andere das Fahrverhalten oder die Fahrdynamik beschreibende Regelgrößen in Abhängigkeit vom aktuellen Längsmomentensperrgrad verstärkt/abgeschwächt bzw. mit additiven/multiplikativen Offset beaufschlagt werden, um dadurch die Regelempfindlichkeit und/oder Regelintensität (FZR-Eingriffsintensität) situationsgerecht zu beeinflussen.
Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass bei Abschaltung bzw. Ausfall des LMV (z. B. bei temporärer Abschaltung aufgrund von Temperaturüberlastung oder zu hohem Kupplungsverschleiß, Defekt der Verteilergetriebesteuerung, usw.) mit bekannter oder unbekannter Betätigungsposition der steuer-/regelbaren Verteilerkupplung – unter der Voraussetzung, dass dieser außerordentliche Zustand dem Fahrdynamik-, Fahrstabilitäts-, Traktions- bzw. Bremsregelsystem bekannt ist – dieses im Sinne einer sicheren, situationsgerechten Rückfalllösung mit defaultmäßigen Reglerparametern für ASC, FZR, usw. weiterhin betrieben werden kann.
Beispiel: Bei Abschaltung der LMV aufgrund eines temporär zu hohen Kupplungsverschleißes und daraus resultierend temporär geöffneter Kupplung (dies entspricht damit einem Fahrzeug mit reinem Einachsantrieb), kann defaultmäßig der maximale (definierte) Schlupfschwellenoffset bzw. die maximale (definierte) Schlupfschwellenverstärkung eingenommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10333650 A1 [0002]

Claims

Steuersystem für ein zumindest zeitweise vierradgetriebenes Kraftfahrzeug mit einer Steuereinheit, die den Radgeschwindigkeiten aller Räder proportionale Größen erfasst oder ermittelt, und mittels der das Antriebsmoment einer Antriebseinheit auf primäre Antriebsräder, die permanent mit der Antriebseinheit verbunden sind, und auf sekundäre Antriebsräder, die bedarfsweise mit der Antriebseinheit verbindbar sind, variabel verteilbar ist, wobei zur Verteilung des Antriebsmoments ein Kupplungsmoment einer zwischen der Antriebseinheit und den sekundären Antriebsrädern angeordneten Übertragungskupplung mittels der Steuereinheit abhängig von verschiedenen Betriebsparametern eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit mit einer Fahrdynamikregeleinheit derart zusammenarbeitet, dass eine definierte Bedingung oder eine definierte Soll-Eingriffsintensität, für einen aktiven Regeleingriff der Fahrdynamikregeleinheit abhängig vom Kupplungsmoment der Übertragungskupplung festgelegt wird.
Steuersystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrdynamikregeleinheit zumindest eine einen aktiven Bremseingriff vornehmende Regeleinheit (z. B. eine Antiblockierregeleinheit, eine Antriebsschlupfregeleinheit oder eine Fahrstabilitätsregeleinheit) ist und dass die definierte Bedingung ein radbezogener Sollschlupfwert ist, bei dessen Überschreiten der aktive Regeleingriff in Form eines Bremseingriffes (z. B. Aktivierung/Deaktivierung oder Modulation des Bremsmomentes) vorgenommen wird.
Steuersystem nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Soll-Eingriffsintensität die Höhe des Bremsdruckes oder der Gradient des Bremsdruckverlaufes während des Bremseingriffes ist.
Steuersystem nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrdynamikregeleinheit eine einen aktiven Antriebsmomenteingriff vornehmende Regeleinheit (z. B. Antriebsschlupfregeleinheit oder Traktionsregeleinheit) ist und dass die definierte Bedingung ein radbezogener Sollschlupfwert ist, bei dessen Überschreiten der aktive Regeleingriff in Form eines Antriebsmomenteingriffes (z. B. Antriebsmomentreduzierung oder Antriebsmomenterhöhung) vorgenommen wird.
Steuersystem nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Soll-Eingriffsintensität die Höhe eines vorgegebenen Sollantriebsmoments oder der Gradient bis zum Erreichen eines vorgegebenen Sollantriebsmoments während eines Antriebsmomenteingriffes als möglicher aktiver Regeleingriff ist.