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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.
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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. Die
DE 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die
Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
zum Gegenstand.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10054023
A1 [0002, 0002]