DE102010021352B4 - Drive device for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest zwei, die Fahrzeugräder (2, 3, 5, 6) einer Fahrzeugachse (1, 4) antreibenden Elektromaschinen (EM1 bis EM4) und einer Steuereinrichtung (7), in der eine Momentenberechnungseinheit (14) auf eine fahrerseitige Vorgabe (MS) ein Soll-Antriebsmoment (M1 bis M4) berechnet und ein entsprechendes Steuersignal zu den Elektromaschinen (EM1 bis EM4) leitet, wobei das berechnete Soll-Antriebsmoment (M1 bis M4) mittels zumindest einer Fahrdynamikregeleinrichtung (28 bis 31) an die aktuelle Fahrsituation anpassbar ist, wobei zwischen der Momentenberechnungseinheit (14) und den Elektromaschinen (EM1 bis EM4) ein mit der Fahrdynamikregeleinrichtung (28 bis 31) signaltechnisch koppelbares Koordinierungsmodul (17, 18) geschaltet ist, in dem das Soll-Antriebsmoment (M1 bis M4) in Abhängigkeit eines von der Fahrdynamikregeleinrichtung (28 bis 31) übermittelten fahrdynamischen Parameters anpassbar ist, und das Koordinierungsmodul (17, 18) für jede Elektromaschine (EM1 bis EM4) einen Bearbeitungsstrang (20 bis 23) aufweist, der eine Anzahl von Koordinationsglieder (24 bis 27) aufweist, die jeweils mit unterschiedlichen Fahrdynamikregeleinrichtungen (28 bis 31) signaltechnisch koppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Signalflussrichtung erstes Koordinationsglied (24) ein Multiplikationsglied ist, bei dem ein von der damit verknüpften Fahrdynamikregeleinrichtung (28) ermittelter Ausgleichsfaktor (k) mit den Soll-Antriebsmomenten (M1 bis M4) multiplizierbar ist, mit welchem Abgleichfaktor (k) ein um eine Fahrzeughochachse gerichtetes Moment ausgleichbar ist, das sich bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs aufgrund von Fertigungs- und/oder Bauteiltoleranzen der Elektromaschinen (EM1 bis EM4) ergibt, und dass ein in der Signalflussrichtung zweites Koordinationsglied (25) des Bearbeitungsstranges (20 bis 23) mit einer Regeleinrichtung (29) koppelbar ist, das zur Beeinflussung des Gierwinkels bzw. der Gierrate des Kraftfahrzeuges auf der Grundlage von Fahrdynamikparametern dem Soll-Antriebsmoment (M1 bis M4) eine Momentendifferenz aufaddiert.Drive device for a motor vehicle, comprising at least two electric machines (EM1 to EM4) driving the vehicle wheels (2, 3, 5, 6) of a vehicle axle (1, 4) and a control device (7) in which a torque calculation unit (14) acts on a driver-side default (MS) a target drive torque (M1 to M4) calculated and a corresponding control signal to the electric machines (EM1 to EM4) passes, the calculated target drive torque (M1 to M4) by means of at least one vehicle dynamics control device (28 to 31) the current driving situation is adaptable, wherein between the torque calculation unit (14) and the electric machines (EM1 to EM4) with the vehicle dynamics control device (28 to 31) signal technically coupled coordination module (17, 18) is connected, in which the desired drive torque (M1 to M4) is adaptable as a function of a driving dynamic parameter transmitted by the driving dynamics control device (28 to 31), and the coordination module (17, 18) for each electric machine (EM1 to EM4) has a processing line (20 to 23) having a number of coordination members (24 to 27), each with different driving dynamics control devices (28 to 31) can be signaled technically coupled, characterized in that one in the signal flow direction first coordination element (24) is a multiplication element, in which a compensation factor (k) determined by the associated vehicle dynamics control device (28) can be multiplied by the desired drive torques (M1 to M4), with which adjustment factor (k) a torque directed about a vehicle vertical axis can be compensated, which results in a straight-ahead driving of the vehicle due to manufacturing and / or component tolerances of the electric machines (EM1 to EM4), and that in the signal flow direction second coordination member (25) of the processing line (20 to 23) with a control device (29 ), which is used to influence the yaw rate or yaw rate of the Kra On the basis of vehicle dynamics parameters, the vehicle torque added to the desired drive torque (M1 to M4) is a moment difference.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeuges nach dem Patentanspruch 11.The invention relates to a drive device for a motor vehicle according to the preamble of claim 1 and a method for operating the motor vehicle according to
Moderne Kraftfahrzeuge sind mit einer Vielzahl von Systemen zur Fahrerunterstützung ausgestattet. Beispielhaft hierfür sind Schlupfregel-, Brems- und Fahrstabilitätssysteme, mit deren Hilfe der Fahrer auch in kritischen Fahrsituationen sein Fahrzeug sicher beherrschen kann.Modern motor vehicles are equipped with a variety of driver assistance systems. Examples include slip control, braking and driving stability systems, with the help of which the driver can control his vehicle safely even in critical driving situations.
Aus der
Bei der Fahrzeugherstellung können unterschiedliche Fahrzeugvarianten mit jeweils unterschiedlichen Umfängen an Sicherheits-/Fahrdynamikfunktionen ausgestattet werden. Hierfür ist die zentrale Steuereinrichtung des Kraftfahrzeuges signaltechnisch aufwändig in Abhängigkeit vom angestrebten Funktionsumfang anzupassen.In vehicle production, different vehicle variants, each with different scopes, can be equipped with safety / driving dynamics functions. For this purpose, the central control device of the motor vehicle is technically complex to adapt depending on the desired range of functions.
Aus der
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges bereitzustellen, bei dem die elektronische Steuereinrichtung in einfacher Weise für variierende Sicherheits- und Fahrdynamikfunktionsumfänge unterschiedlicher Fahrzeuge eingesetzt werden kann.The object of the invention is to provide a drive device for a motor vehicle and a method for operating a motor vehicle, in which the electronic control device can be used in a simple manner for varying safety and driving dynamics function ranges of different vehicles.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 11 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1 or claim 11. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist zwischen der Momentenberechnungseinheit der elektronischen Steuereinrichtung, die ein Antriebssollmoment für die zumindest zwei Elektromaschinen berechnet, und den Elektromaschinen ein Koordinierungsmodul geschaltet. Das Koordinierungsmodul ist mit der zumindest einen Fahrdynamikregeleinrichtung signaltechnisch koppelbar, so dass in Abhängigkeit von einem, von der Fahrdynamikregelung übermittelten fahrdynamischen Parameter das zur Elektromaschine geleitete Steuersignal angepasst werden kann.According to the characterizing part of patent claim 1, a coordination module is connected between the torque calculation unit of the electronic control device, which calculates a drive desired torque for the at least two electric machines, and the electric machines. The coordination module can be signal-technically coupled to the at least one vehicle dynamics control device, so that the control signal directed to the electric machine can be adjusted as a function of a vehicle-dynamics parameter transmitted by the vehicle dynamics control.
Erfindungsgemäß wird daher in der Momentenberechnungseinheit zunächst „statisch”, das heißt unabhängig von der aktuellen Fahrsituation, für jede Elektromaschine ein Soll-Antriebsmoment berechnet. Anschließend wird das statisch berechnete Soll-Antriebsmoment in dem nachgeschalteten Koordinierungsmodul fahrdynamisch angepasst. Änderungen im Funktionsumfang der Fahrdynamik-Regeleingriffe werden daher im Koordinierungsmodul vorgenommen, ohne dass strukturelle Änderungen in der statischen Momentenberechnungseinheit zu erfolgen haben. Für den Fall, dass die mit dem Koordinierungsmodul verknüpfte Fahrdynamikregeleinrichtung nicht von der Fahrzeugausstattung umfasst ist, wird das in der Momentenberechnungseinheit ermittelte Steuersignal unbearbeitet zur Elektromaschine weitergeleitet.According to the invention, therefore, in the torque calculation unit "static", ie independent of the current driving situation, a desired drive torque is calculated for each electric machine. Subsequently, the statically calculated desired drive torque in the downstream coordination module is adapted driving dynamics. Changes in the functional scope of the driving dynamics control interventions are therefore made in the coordination module, without any structural changes in the static torque calculation unit. In the event that the vehicle dynamics control device associated with the coordination module is not included in the vehicle equipment, the control signal determined in the torque calculation unit is forwarded unprocessed to the electric machine.
Das Koordinierungsmodul weist für jede Elektromaschine einen separaten Bearbeitungsstrang auf, in dem eine Anzahl von Koordinationsglieder geschaltet sind. Diese können jeweils mit unterschiedlichen Fahrdynamikregeleinrichtungen signaltechnisch gekoppelt werden, etwa einem Schlupfregelsystem, einem Bremssystem und/oder einem Fahrstabilitätssystem.The coordination module has a separate processing line for each electric machine, in which a number of coordination elements are connected. These can each be signal-technically coupled with different driving dynamics control devices, such as a slip control system, a braking system and / or a driving stability system.
Für eine einfache Signalverarbeitung ist es bevorzugt, wenn die Koordinationsglieder in jedem Bearbeitungsstrang des Koordinierungsmoduls in einer Signalleitung in Reihe geschaltet sind. Die unterschiedlichen Fahrdynamik-Regeleingriffe können daher in einer vorgegebenen Reihenfolge Berücksichtigung bei der Anpassung des zur jeweiligen Elektromaschine geführten Steuersignales finden.For a simple signal processing, it is preferable if the coordination elements in each processing strand of the coordination module are connected in series in a signal line. The different driving dynamics control interventions can therefore be in a predetermined order Consideration in the adaptation of the guided to the respective electric machine control signal.
Die Antriebsvorrichtung weist zumindest zwei Elektromaschinen auf, die jeweils ein Fahrzeugrad oder eine Fahrzeugachse antreiben. Die Erfindung ist jedoch auch bei einem Vierradantrieb ausführbar, bei dem jedem Fahrzeugrad als Einzelradantrieb jeweils eine Elektromaschine zugeordnet ist. In diesem Fall werden vier Bearbeitungssträngen zu den Elektromaschinen geführt. Jede der vier Bearbeitungsstränge kann dabei bevorzugt eine identische Ausstattung an Koordinationsgliedern aufweisen.The drive device has at least two electric machines which each drive a vehicle wheel or a vehicle axle. However, the invention is also executable in a four-wheel drive, in which each vehicle wheel is assigned as an individual wheel each having an electric machine. In this case, four processing lines are led to the electric machines. Each of the four processing strands can preferably have an identical configuration of coordination elements.
Das mit den insgesamt vier Bearbeitungssträngen ausgestattete Koordinierungsmodul kann jedoch auch bei weniger vier Elektromaschinen eingesetzt werden. In diesem Fall sind die nicht für die Signalverarbeitung benötigten Bearbeitungsstränge stillgelegt.However, the equipped with the total of four processing lines coordination module can also be used in less four electric machines. In this case, the processing lines not required for the signal processing are shut down.
Als Koordinationsglied für die Signalverarbeitung kann ein Additionsglied verwendet werden, bei dem ein von der damit verbundenen Fahrdynamikregeleinrichtung ermittelter Momentenwert auf das Steuersignal, das heißt dem Soll-Antriebsmoment, aufaddiert wird. Alternativ dazu kann das Koordinationsglied ein Multiplikationsglied sein, bei dem ein von der damit verknüpften Fahrdynamikregeleinrichtung ermittelter Faktor mit dem Steuersignal multipliziert werden kann.As a coordination element for the signal processing, an addition element can be used in which a torque value determined by the associated vehicle dynamics control device is added to the control signal, that is to say the desired drive torque. Alternatively, the coordination member may be a multiplier in which a factor determined by the associated vehicle dynamics control means may be multiplied by the control signal.
Für eine betriebssichere Fahrdynamikregelung ist die Rechenreihenfolge bei der Anpassung des Steuersignals in der Signalflussrichtung von großer Bedeutung. Vor diesem Hintergrund ist erfindungsgemäß ein in der Signalflussrichtung erstes Koordinationsglied des jeweiligen Bearbeitungsstranges mit einer ersten Regeleinrichtung koppelbar, die auf der Grundlage von Fahrdynamikparametern für jede Elektromaschine einen eigenen Abgleichfaktor ermittelt. Mit dem Abgleichfaktor kann ein um eine Fahrzeughochachse gebildetes Moment ausgeglichen werden, das sich aufgrund von Fertigungs- und/oder Bauteiltoleranzen der Elektromaschinen bei einer Geradausfahrt des Fahrzeugs ergibt.For a reliable driving dynamics control, the calculation sequence in the adaptation of the control signal in the signal flow direction of great importance. Against this background, according to the invention, a first coordination element of the respective processing line in the signal flow direction can be coupled to a first control device, which determines its own adjustment factor on the basis of vehicle dynamics parameters for each electric machine. With the adjustment factor, a torque formed around a vehicle vertical axis can be compensated for, which results from the manufacturing and / or component tolerances of the electric machines during a straight-ahead travel of the vehicle.
Ein darauffolgendes zweites Koordinationsglied ist erfindungsgemäß mit einer Regeleinrichtung gekoppelt, mit der bei einer Kurvenfahrt ein Gierwinkel bzw. eine Gierrate des Kraftfahrzeugs beeinflussbar ist. Die Regeleinrichtung kann auf der Grundlage von Fahrdynamikparametern eine Momentendifferenz ermitteln, die im zweiten Koordinationsglied dem Steuersignal aufaddiert wird.A subsequent second coordination member according to the invention is coupled to a control device with which a yaw angle or a yaw rate of the motor vehicle can be influenced during cornering. The control device can determine a moment difference on the basis of vehicle dynamics parameters, which is added to the control signal in the second coordination element.
Ein in der Signalflussrichtung drittes Koordinationsglied kann mit einer Bremsregeleinrichtung gekoppelt sein. Diese ermittelt zur Steuerung einer Fahrzeugverzögerung eine Momentendifferenz, die im dritten Koordinationsglied dem Steuersignal aufaddiert werden kann. Mit Hilfe der Bremsregeleinrichtung kann beim Bremsvorgang die Gesamtverzögerung des Kraftfahrzeuges aus Verzögerungsanteilen der Reibbremsen und der als Generatoren arbeitenden Elektromaschinen zusammengesetzt werden.A third coordination element in the signal flow direction may be coupled to a brake control device. This determines to control a vehicle deceleration a torque difference that can be added to the control signal in the third coordination element. With the aid of the brake control device, the total deceleration of the motor vehicle from deceleration components of the friction brakes and the electric machines operating as generators can be combined during braking.
Ein darauffolgendes viertes Koordinationsglied kann mit einer weiteren Regeleinrichtung gekoppelt sein, die zur Regelung eines Motorschleppmoments oder zur Antischlupfregelung eine Momentendifferenz ermittelt, die im vierten Koordinationsglied dem Steuersignal aufaddiert werden kann.A subsequent fourth coordination element may be coupled to a further control device, which determines a torque difference for controlling a motor drag torque or for traction control, which torque can be added to the control signal in the fourth coordination element.
Sofern die Antriebsvorrichtung zumindest zwei Elektromaschinen jeweils für den Vorderachs- und für den Hinterachsantrieb aufweist, kann die Momentenberechnungseinheit einen Momentenverteilungsbaustein aufweisen. Mittels des Momentenverteilungsbausteins kann das Fahrzeugantriebsmoment in jeweils ein Sollmoment für die Hinterachse und ein Sollmoment für die Vorderachse aufgeteilt werden. Bevorzugt kann zwischen der Momentenverteilungsbaustein und dem Koordinierungsmodul eine Lastschlagdämpfungseinheit geschaltet sein, die bei einer ermittelten Lastschlag-Gefahr die Hinterachs- und/oder die Vorderachsantriebsmomente zur Dämpfung von Lastschlägen bearbeitet.If the drive device has at least two electric machines in each case for the front axle and for the rear axle drive, the torque calculation unit can have a torque distribution module. By means of the torque distribution module, the vehicle drive torque can be divided into a desired torque for the rear axle and a desired torque for the front axle. Preferably, a load impact damping unit can be connected between the torque distribution module and the coordination module, which processes the rear axle and / or the front axle drive torques for damping load impacts when a load shock hazard is detected.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.Hereinafter, an embodiment of the invention with reference to the accompanying figures will be described.
Es zeigen:Show it:
In der
Das in der
Die Ansteuerung sowie Energieversorgung der Elektromaschinen EM1 bis EM4 erfolgt über Leistungselektronik-Baueinheiten
In der
Die so modulierten Sollmomente MHA und MVA werden in Momentenverteilungsbausteinen
Die entsprechenden Steuersignale M1 bis M4 werden in Koordinierungsmodule
So sind die in der Signalflussrichtung ersten Koordinationsglieder
Die zweiten Koordinationsglieder
In den folgenden dritten Koordinationsgliedern
Die nachfolgenden vierten Koordinationsglieder
Die durch die ersten bis vierten Koordinationsglieder
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |