DE102009020868A1 - Verfahren zur Steuerung/Regelung einer Drehmomentverteilungsvorrichtung zur Reduzierung des Energieverbrauchs - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Steuerung/Regelung einer Drehmomentverteilungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, umfassend die Schritte: - rad- und/oder achsindividuelles Steuern/Regeln einer Drehmomentenverteilung mittels der Drehmomentverteilungsvorrichtung, - Beibehalten oder Aufbringen eines Vorsteuermoments an der Drehmomentverteilungsvorrichtung, wenn das Kraftfahrzeug von einem sich bewegenden Zustand in einen festgebremsten Stillstand übergeht, und - Reduzieren des Vorsteuermoments im festgebremsten Stillstand gemäß einer bestimmten Regel.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung/Regelung einer Drehmomentverteilungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs zur Reduzierung des Energieaufwands bzw. zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und des CO2-Ausstoßes. Desweiteren umfasst die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere allradbetrieben, mit dem implementierten erfindungsgemäßen Verfahren.
- Ein Steuerungssystem zur variablen Drehmomentverteilung ist beispielsweise in der
DE 100 54 023 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 Längskupplung bzw. Längssperre. Durch die Festlegung eines Drehmomentverteilungsverhältnisses kann das Traktions- und Fahrverhalten eines Fahrzeugs erheblich beeinflusst werden. DieDE 100 54 023 A1 behandelt insbesondere die Fahrdynamik bei Kurvenfahrt. Dabei werden ein zeitweise vierradgetriebenes Kraftfahrzeug, ein grundsätzlich vorderradgetriebenes Kraftfahrzeug mit über eine Übertragungskupplung zuschaltbarem Hinterradantrieb, ein grundsätzlich hinterradgetriebenes Kraftfahrzeug mit über eine Übertragungskupplung zuschaltbarem Vorderradantrieb oder ein Permanent-Allradfahrzeug mit regelbarer Übertragungskupplung zur Änderung der Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse beschrieben. - In Analogie dazu sind ebenso Steuer- bzw. Regelsysteme bekannt, mit Hilfe derer eine Drehmomentverteilung – ausschließlich oder zusätzlich zu der oben beschriebenen Längsverteilung – auch über eine Querverteilung zwischen achsweise gegenüberliegenden Fahrzeugrädern, also beispielsweise denen der Vorderachse und/oder denen der Hinterachse, eines Fahrzeugs realisiert wird. Hierzu kommen Quer(differenzial)kupplungen oder Quer(differenzial)sperren zum Einsatz. Auch mittels dieser variablen Querverteilung kann das Traktions- und Fahrverhalten eines Fahrzeugs in entscheidendem Maße beeinflusst werden.
- In Fahrzeugen, insbesondere mit Allradantrieb, sowohl mit Automatikgetriebe als auch mit Schaltgetriebe, ist es bisher in bestimmten Fällen üblich, dass im Fahrzeugstillstand bei festgebremstem Fahrzeug ein bestimmtes Kupplungsvorsteuermoment vom Steuergerät vorgegeben und über die Längsmomentenverteilung eingestellt wird. Dieses Vorsteuermoment dient zur Vorspannung des Antriebsstranges, um bei anschließendem Lösen des Bremsmoments mit nachfolgendem Anfahrwunsch eine gute Anfahrtraktion sicherzustellen.
- Bei festgebremstem Fahrzeug im Stillstand – sei es durch den Fahrer selbst, z. B. per Bremspedal, oder durch ein per Betätigungseinrichtung einzuschaltendes und/oder automatisiertes Bremssystem, z. B. Stillstandsmanagement aktiv – erweist sich eine gegebenenfalls länger andauernde Aufrechterhaltung des Vorsteuermoments als ungünstig im Sinne eines unnötig lang andauernden bzw. unnötig hohen Energieverbrauchs. Die Funktion Stillstandsmanagement aktiv umfasst unter anderen: Automatic Hold, ACC Stop-and-go und elektromechanische Feststellbremse.
- Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung/Regelung einer Drehmomentverteilungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welches kostengünstig und effektiv in ein Kraftfahrzeug implementiert werden kann. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Steuerung/Regelung einer Drehmomentverteilungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, das den Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs, insbesondere den Kraftstoffverbrauch sowie den CO2-Ausstoß, in bestimmten Fahrzuständen reduziert.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.
- Somit wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung/Regelung einer Drehmomentverteilungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, umfassend die Schritte:
- – rad- und/oder achsindividuelles Steuern/Regeln einer Drehmomentverteilung mittels der Drehmomentenverteilungsvorrichtung,
- – Beibehalten oder Aufbringen eines Vorsteuermoments an der Drehmomentenverteilungsvorrichtung, wenn das Kraftfahrzeug von einem sich bewegenden Zustand in einen festgebremsten Stillstand übergeht, und
- – Reduzieren des Vorsteuermoments im festgebremsten Stillstand gemäß einer bestimmten Regel.
- Der Ausdruck rad- und/oder achsindividuell bezieht sich sowohl auf einzelne Räder und/oder mehrere Räder und/oder einzelne Achsen und/oder mehrere Achsen. Der festgebremste Stillstand eines Kraftfahrzeugs ist derjenige Zustand, in dem sich ein Kraftfahrzeug relativ zur Fahrbahn nicht bewegt und zumindest eine der Bremsen des Fahrzeugs betätigt ist. Die bestimmte Regel beinhaltet vorteilhafterweise eine Bedingung und eine Charakteristik. Die Bedingung gibt dabei vor, unter welchen Umständen bzw. zu welchem Zeitpunkt die Reduzierung erfolgt. Die Charakteristik beschreibt die Ausgestaltung der Reduzierung, z. B. hinsichtlich Verlauf, Gradient oder Stärke der Reduzierung. Die bestimmte Regel kann dabei vorteilhafterweise eine Steuerung oder Regelung ausführen.
- Die vorteilhaft verwendete Drehmomentverteilungsvorrichtung ist in der Lage, aufgrund der sehr schnellen Verstellzeiten sehr kurzfristig ein angefordertes Moment zügig und präzise einzustellen. Dadurch wird es möglich, nach Lösen des Fahrzeugbremsmoments auch bei unmittelbar darauf folgendem, schnellen und forcierten Anfahrwunsch eine jederzeit hinreichend gute Traktionsleistung im Anfahrbereich zu erzielen. Ein nennenswerter Traktionsnachteil ist damit in keiner Weise mehr gegeben. Dies wird erfindungsgemäß zur Lösung der Aufgabe eingesetzt, indem das Vorsteuermoment im festgebremsten Zustand gemäß der bestimmten Regel reduziert wird.
- In bevorzugter Ausführung umfasst die Drehmomentverteilungsvorrichtung eine Kupplung und/oder eine Sperre zur Querverteilung eines Drehmoments zwischen zwei Rädern einer Achse, und/oder eine weitere Kupplung und/oder eine weitere Sperre zur Längsverteilung des Drehmoments zwischen zwei Achsen. Das erfindungsgemäße Verfahren kommt somit vorteilhafterweise bei folgenden Antriebsvarianten zum Einsatz: hinterachsgetriebenes Kraftfahrzeug, vorderachsgetriebenes Kraftfahrzeug, teilweise vierradgetriebenes Kraftfahrzeug, grundsätzlich vorderradgetriebenes Kraftfahrzeug mit über eine Übertragungskupplung zuschaltbarem Hinterradantrieb, grundsätzlich hinterradgetriebenes Kraftfahrzeug mit über eine Übertragungskupplung zuschaltbarem Vorderradantrieb, oder ein Permanent-Allradfahrzeug mit regelbarer Übertragungskupplung zur Änderung der Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse.
- Im Folgenden werden bestimmte Regeln bzw. Teile solcher bestimmter Regeln in Form von Messgrößen, Steuergrößen, Parametern, Randbedingungen usw. zur Reduzierung des Vorsteuermoments gemäß einer bestimmten Charakteristik vorgeschlagen In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Vorsteuermoment bis zum vollständigen Abbau reduziert wird oder lediglich bis auf einen Minimalwert reduziert wird.
- Desweiteren wird vorteilhafterweise das Vorsteuermoment kontinuierlich und/oder sprunghaft und/oder in mehreren Schritten kontinuierlich und/oder in mehreren Schritten sprunghaft reduziert. Es ist also auch vorgesehen, dass das Vorsteuermoment in einem stufenförmigen Verlauf sprunghaft oder mit fließenden kontinuierlichen Übergängen reduziert wird.
- In vorteilhafter Ausgestaltung wird das Vorsteuermoment nach einer vorgegebenen maximalen Festbremszeit reduziert. Es wird also die Zeit ab dem festgebremsten Stillstandszustand des Kraftfahrzeugs gemessen und nach einer vorgegebenen Zeitspanne beispielsweise die Ansteuerung der Kupplung oder der Sperre dahingehend geregelt/gesteuert, dass das Vorsteuermoment reduziert wird.
- Alternativ zu dieser Reduzierung des Vorsteuermoments nach einer bestimmten Zeitspanne ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Vorsteuermoment sofort zu Beginn des festgebremsten Stillstands reduziert wird. Das heißt, der Verfahrensschritt Beibehalten des Vorsteuermoments reduziert sich auf einen infinitesimal kleinen Zeitpunkt, da das Moment an der Drehmomentverteilungsvorrichtung beim Abbremsen des Fahrzeugs kontinuierlich reduziert wird und zum Zeitpunkt des festgebremsten Stillstandes weiter reduziert wird, bis er vollständig abgebaut wird oder auf einen Minimalwert reduziert ist.
- Eine begünstigte Ausführungsform sieht weiterhin vor, dass das Vorsteuermoment reduziert wird, sobald das beibehaltene oder aufgebrachte Vorsteuermoment einen vorgegebenen Energieverbrauch verursacht hat. Das stetige Aufrechterhalten des Vorsteuermomentes an einer Drehmomentverteilungsvorrichtung verursacht kontinuierlich einen Energieverbrauch. Dieser kann ermittelt werden und bei Erreichen eines bestimmten Sollwerts wird das Vorsteuermoment reduziert, um den Energieverbrauch zu beschränken.
- Ferner ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Vorsteuermoment reduziert wird, sobald eine vorgegebene Temperatur und/oder ein vorgegebener Verschleiß, insbesondere in der Drehmomentverteilungsvorrichtung, überschritten wird. Insbesondere wird dabei eine Temperaturgrenze des Öls der Drehmomentverteilungsvorrichtung und/oder elektrischer Endstufen in den Steuergeräten berücksichtigt. Eine bestimmte Verschleißgrenze zur Auslösung der Reduzierung des Vorsteuermoments kommt insbesondere bei Verwendung von Kupplungs- und/oder Sperrlamellen als Drehmomentverteilungsvorrichtungen zum Einsatz.
- Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass das Vorsteuermoment reduziert wird, sobald eine dem Fahrzeug zur Verfügung stehende Restenergiemenge einen vorgegebenen Betrag unterschritten hat. Diese Restenergiemenge ist beispielsweise der Ladezustand einer Fahrzeugbatterie oder das Tankfüllvolumen eines Kraftfahrzeugs.
- Desweiteren ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Reduzieren des Vorsteuermoments ausgesetzt wird oder der Minimalwert angehoben wird, wenn spezielle Fahrzeugbedingungen und/oder Fahrbahnverhältnisse und/oder Reifen-/Fahrbahnreibwerte ermittelt werden. Diese Reibwerte und Kraftschlussverhältnisse können vorteilhafterweise bereits während des Abbremsens bis zum festgebremsten Stillstand des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Weitere wichtige Faktoren zur möglichen Aussetzung der Reduzierung oder Anhebung des Minimalwertes sind Fahrbahnlängs- oder -querneigung, Niederreibwertfahrbahn oder hohe Fahrzeugmasse infolge von Beladung.
- Desweiteren kann vorteilhafterweise im Falle eines Anfahr- bzw. Beschleunigungswunsches aus dem Fahrzeugstillstand heraus zeitgleich mit erfolgtem Beginn des Bremsmomentabbaus oder, falls bereits früher erkennbar, mit Beginn des Anfahrwunsches der sofortige Aufbau des Vorsteuermoments auf das notwendige Niveau erfolgen. Dadurch werden mögliche Traktionsnachteile, insbesondere bei Fahrbahnen mit niedrigen Reibwertverhältnissen oder ungleichen Reibwertverteilungen, vermieden.
- Vorteilhafterweise können noch diverse weitere bestimmte Regeln, Parameter und/oder Randbedingungen das Reduzieren des Vorsteuermoments gemäß einer bestimmten Charakteristik auslösen. Insbesondere ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die bereits bestehenden vorteilhaften Ausführungsformen und bestimmten Regeln miteinander beliebig kombiniert werden können, um insbesondere den optimalen Zeitpunkt der Auslösung der Reduzierung des Vorsteuermoments sowie den optimalen Minimalwert zu finden.
- Die Erfindung umfasst ferner ein Kraftfahrzeug, insbesondere allradbetrieben, mit einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildeten Steuerungsvorrichtung. Dabei kommen die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen sinngemäß auch für die Steuerungsvorrichtung in dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug zum Einsatz.
- Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ergeben sich diverse Verbesserungen in Fahrzeugen mit steuer-/regelbarem Allradantrieb oder in Fahrzeug mit steuer-/regelbaren Kupplungen und Sperren. Insbesondere kann der notwendige Energieaufwand durch Einsparungen beim Kraftstoffverbrauch oder beim Verbrauch von mechanischer, elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Energie reduziert werden. Folglich reduziert sich auch der Abgasausstoß und somit die CO2-Produktion. Weitere positive Effekte sind die reduzierten Belastungen sowie Verschleißreduzierungen und damit die Schadensvermeidung an antriebsrelevanten Bauteilen, insbesondere steuer-/regelbaren Kupplungen und Sperren in Folge der weniger häufigen Betätigung bzw. der weniger lang andauernden Betätigung dieser Drehmomentverteilungsvorrichtungen. Somit verlängert sich auch die Lebensdauer dieser Bauteile und die gesamte Fahrzeugqualität steigt.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10054023 A1 [0002, 0002]
Claims (11)
- Verfahren zur Steuerung/Regelung einer Drehmomentverteilungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, umfassend die Schritte: – rad- und/oder achsindividuelles Steuern/Regeln einer Drehmomentverteilung mittels der Drehmomentenverteilungsvorrichtung, – Beibehalten oder Aufbringen eines Vorsteuermoments an der Drehmomentenverteilungsvorrichtung, wenn das Kraftfahrzeug von einem sich bewegenden Zustand in einen festgebremsten Stillstand übergeht, und – Reduzieren des Vorsteuermoments im festgebremsten Stillstand gemäß einer bestimmten Regel.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentverteilungsvorrichtung eine Kupplung und/oder eine Sperre zur Querverteilung des Drehmoments zwischen zwei Rädern einer Achse, und/oder eine weitere Kupplung und/oder eine weitere Sperre zur Längsverteilung des Drehmoments zwischen zwei Achsen umfasst.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuermoment bis zum vollständigen Abbau reduziert wird oder auf einen Minimalwert reduziert wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuermoment kontinuierlich und/oder sprunghaft und/oder in mehreren Schritten kontinuierlich und/oder in mehreren Schritten sprunghaft reduziert wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuermoment nach einer vorgegebenen maximalen Festbremszeit reduziert wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuermoment sofort zu Beginn des festgebremsten Stillstands reduziert wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuermoment reduziert wird, sobald das beibehaltene oder aufgebrachte Vorsteuermoment einen vorgegebenen Energieverbrauch verursacht hat.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuermoment reduziert wird, sobald eine vorgegebene Temperatur und/oder ein vorgegebener Verschleiß, insbesondere in der Drehmomentverteilungsvorrichtung, überschritten wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuermoment reduziert wird, sobald eine dem Fahrzeug zur Verfügung stehende Restenergiemenge einen vorgegebenen Betrag unterschritten hat.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduzieren des Vorsteuermoments ausgesetzt wird oder der Minimalwert angehoben wird, wenn spezielle Fahrzeugbedingungen und/oder Fahrbahnverhältnisse und/oder Reifen-Fahrbahn-Reibwerte ermittelt werden.
- Kraftfahrzeug, insbesondere allradbetrieben, mit einer zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildeten Steuerungsvorrichtung.
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