DE102012011181A1

DE102012011181A1 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechendes Steuergerät

Info

Publication number: DE102012011181A1
Application number: DE201210011181
Authority: DE
Inventors: Volker Braun; Günther Sokoll
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Robert Bosch GmbH
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2032-06-07
Also published as: DE102012011181B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung einer mehrere Räder aufweisenden Kraftfahrzeugs, wobei für wenigstens einen Teil der Räder, insbesondere für jedes Rad, ein Solldrehmoment bestimmt und in einer Normalbetriebsart ein von einem Antriebsaggregat bereitgestelltes Antriebsdrehmoment entsprechend dem jeweiligen Solldrehmoment mittels einer Drehmomentverteilungseinrichtung auf die Räder des Kraftfahrzeugs verteilt wird. Dabei sind die folgenden Schritte vorgesehen: Ermitteln wenigstens einer Betriebs- und/oder Zustandsgröße des Kraftfahrzeugs und/oder seiner Umgebung; Beurteilen einer Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit anhand der wenigstens einen Betriebs- und/oder Zustandsgröße, wobei die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit vorliegt, wenn die Betriebs- und/oder Zustandsgröße in einem bestimmten Wertebereich liegt, der von einem unteren Grenzwert und von einem oberen Grenzwert begrenzt wird; und Einleiten einer Komfortbetriebsart bei Vorliegen der Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit, wobei in der Komfortbetriebsart das Istdrehmoment an wenigstens einem der Räder in Richtung eines bestimmten Maximaldrehmoments reduziert wird, wobei das Maximaldrehmoment kleiner als das Solldrehmoment ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung eines mehrere Räder aufweisenden Kraftfahrzeugs, wobei für wenigstens einen Teil der Räder, insbesondere jedes Rad, ein Solldrehmoment bestimmt und in einer Normalbetriebsart ein von einem Antriebsaggregat bereitgestelltes Antriebsdrehmoment entsprechend dem jeweiligen Solldrehmoment mittels einer Drehmomentverteilungseinrichtung auf die Räder des Kraftfahrzeugs verteilt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät.
Stand der Technik
Verfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden zum Betreiben der Antriebseinrichtung verwendet, welche dem Kraftfahrzeug zugeordnet ist. Letzteres verfügt über mehrere Räder, von welchen wenigstens ein Teil mithilfe der Antriebseinrichtung antreibbar ist. Zu diesem Zweck stellt die Antriebseinrichtung ein Antriebsdrehmoment bereit, welches auf die angetriebenen Räder des Kraftfahrzeugs verteilt wird. Dazu ist die Drehmomentverteilungseinrichtung vorgesehen, die zumindest für einen Teil der angetriebenen Räder, insbesondere jedoch für jedes angetriebene Rad, ein Solldrehmoment bestimmt. In der Normalbetriebsart wird nachfolgend das Antriebsdrehmoment des Antriebsaggregats von der Drehmomentverteilungseinrichtung entsprechend dem jeweiligen Solldrehmoment auf die Räder des Kraftfahrzeugs beziehungsweise die entsprechende Achse, welcher das jeweilige Rad zugeordnet ist, aufgeprägt. Das bedeutet, dass in der Normalbetriebsart üblicherweise das an jedem Rad anliegende Istdrehmoment gleich dem von der Drehmomentverteilungseinrichtung bestimmten Solldrehmoment ist.
Ein Steuersystem zur variablen Drehmomentverteilung für ein hinterradgetriebenes Fahrzeug mit einem über eine regelbare Längssperre zuschaltbaren Vorderradantrieb und mit einem elektronischen Steuergerät, das fahrdynamische Größen erfasst, durch die ein Übersteuern beziehungsweise ein Untersteuern des Fahrzeugs erkennbar ist, und das mit der Längssperre verbunden ist, ist 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 Übertragungskupplung beziehungsweise Reibungskupplung als Längskupplung beziehungsweise Längssperre. Durch die Festlegung eines Drehmomentverteilungsverhältnisses, also der Sollmomente, kann das Traktions- und Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs erheblich beeinflusst werden. Insbesondere geht die DE 100 54 023 A1 auf die Fahrdynamik bei Kurvenfahrt ein. Dabei wird ein zeitweise vierradgetriebenes Kraftfahrzeug, also ein grundsätzlich vorderradgetriebenes Kraftfahrzeug mit einem über eine Übertragungskupplung zuschaltbaren Hinterradantrieb, ein grundsätzlich hinterradgetriebenes Kraftfahrzeug mit einem über eine Übertragungskupplung zuschaltbarem Vorderradantrieb oder ein Kraftfahrzeug mit permanentem Allradantrieb mit regelbarer Übertragungskupplung zur Änderung der Drehmomentverteilung zwischen Vorderachse und Hinterachse, beschrieben.
Die Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs stellt ein schwingungsfähiges System dar. Unter gewissen Betriebesbedingungen kann es vorkommen, dass dieses Schwingungssystem ungewollt angeregt wird, wodurch es zu unkomfortablem Fahrverhalten kommt. Dieses äußert sich insbesondere durch ein „Längsruckeln” im Fahrbetrieb, welches auch als Beschleunigungsruckeln oder Längsmomentschwankung bezeichnet wird. Die Anregung zu einer solchen Schwingung wird oftmals von dem Antriebsaggregat oder von einem Getriebe der Antriebseinrichtung ausgelöst.
Offenbarung der Erfindung
Demgegenüber weist das Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil auf, dass ein derartiges „Längsruckeln” vermieden oder zumindest vermindert wird und dass es zudem kostengünstig und effektiv in das Kraftfahrzeug, dessen Antriebseinrichtung und/oder ein entsprechendes Steuergerät der Antriebseinrichtung implementiert werden kann. Insbesondere sollen also übermäßige Längsmomentschwankungen von vornherein verhindert beziehungsweise auf ein verträgliches Maß reduziert werden. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren dazu die Schritte: Ermitteln wenigstens einer Betriebs- und/oder Zustandsgröße des Kraftfahrzeugs und/oder seiner Umgebung; Beurteilen einer Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit anhand der wenigstens einen Betriebs- und/oder Zustandsgröße, wobei die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit vorliegt, wenn die Betriebs- und/oder Zustandsgröße in einem bestimmten Wertebereich liegt, der von einem unteren Grenzwert und von einem oberen Grenzwert begrenzt wird; und Einleiten einer Komfortbetriebsart bei Vorliegen der Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit, wobei in der Komfortbetriebsart das Istdrehmoment an wenigstens einem der Räder in Richtung eines bestimmten Maximaldrehmoments reduziert wird und das Maximaldrehmoment kleiner als das Solldrehmoment ist.
Es ist also vorgesehen, das Antriebsdrehmoment auf die einzelnen Räder des Kraftfahrzeugs derart zu verteilen, dass die Längsmomentschwankungen antriebsrelevanter Bauteile beziehungsweise Baugruppen der Antriebseinrichtung vermieden oder vermindert werden. Die Betriebs- und/oder Zustandsgröße kann prinzipiell eine beliebige Größe sein, welche den momentanen Zustand des Kraftfahrzeugs und/oder dessen Umgebungsbedingungen wiedergibt. Sie wird bevorzugt gemessen. Es kann jedoch auch ein Bestimmen mithilfe eines Modells oder ein Abschätzen anhand anderer Größen vorgesehen sein. Nach dem Ermitteln der Betriebs- und/oder Zustandsgröße wird die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit beurteilt. Zu diesem Zweck wird die wenigstens eine Betriebs- und/oder Zustandsgröße herangezogen. Die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit gibt die Wahrscheinlichkeit wieder, mit welcher bei dem Betrieb des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Antriebseinrichtung eine Längsmomentschwankung auftritt.
Es wird also bevorzugt nicht das Auftreten der Längsmomentschwankung selbst überwacht, sondern vielmehr lediglich aus der Betriebs- und/oder Zustandsgröße die entsprechende Wahrscheinlichkeit abgeleitet. Insbesondere wird die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit festgestellt, wenn die Betriebs- und/oder Zustandsgröße in dem bestimmten Wertebereich liegt. Dieser wird nach unten von dem unteren Grenzwert und nach oben von dem oberen Grenzwert begrenzt. Liegt also die Betriebs- und/oder Zustandsgröße zwischen dem unteren Grenzwert und dem oberen Grenzwert (diese jeweils einschließend), so ist es wahrscheinlich, dass eine Längsmomentschwankung auftritt beziehungsweise auftreten wird.
Die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit liegt jedoch nur dann vor, wenn die Betriebs- und/oder Zustandsgröße tatsächlich in dem bestimmten Wertebereich liegt. Ist er kleiner als der untere Grenzwert oder größer als der obere Grenzwert, so ist die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit nicht gegeben. Üblicherweise wird die Komfortbetriebsart beendet und erneut die Normalbetriebsart durchgeführt, sobald die Betriebs- und/oder Zustandsgröße den bestimmten Wertebereich verlässt. Selbstverständlich können auch mehrere Betriebs- und/oder Zustandsgrößen für das Beurteilen herangezogen werden. In diesem Fall liegt die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit nur dann vor, wenn alle der herangezogenen Betriebs- und/oder Zustandsgrößen in einem der jeweiligen Größe zugeordneten Wertebereich liegen. Die Wertebereiche für die verschiedenen Betriebs- und/oder Zustandsgrößen sind bevorzugt voneinander verschieden.
Liegt die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit vor, liegt also die Betriebs- und/oder Zustandsgröße in dem bestimmten Wertebereich, so wird die Komfortbetriebsart eingeleitet. In dieser wird das Istdrehmoment an wenigstens einem der Räder reduziert. Dieses Reduzieren ist dabei auf das bestimmte Maximaldrehmoment oder zumindest in dessen Richtung vorgesehen. Das Maximaldrehmoment ist dabei kleiner als das Solldrehmoment. An dem wenigstens einen Rad wird also in der Komfortbetriebsart im Gegensatz zu der Normalbetriebsart nicht mehr das Solldrehmoment eingestellt, sondern vielmehr ein kleineres Drehmoment, sodass das tatsächlich an dem Rad anliegende Istdrehmoment reduziert wird. Selbstverständlich kann ein schlagartiges Reduzieren des Istdrehmoments auf das bestimmte Maximaldrehmoment vorgesehen sein. Besonders bevorzugt ist jedoch ein schrittweises oder kontinuierliches Reduzieren in Richtung des Maximaldrehmoments nach dem Einleiten der Komfortbetriebsart.
Alternativ kann das Verfahren auch die folgenden Schritte aufweisen: Ermitteln der wenigstens einen Betriebs- und/oder Zustandsgröße des Kraftfahrzeugs und/oder seiner Umgebung; Bestimmen der Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit anhand der wenigstens einen Betriebs- und/oder Zustandsgröße; und Einleiten der Komfortbetriebsart bei Überschreiten eines ersten Grenzwerts durch die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit, wobei in der Komfortbetriebsart das Istdrehmoment an wenigstens einem der Räder in Richtung eines bestimmten Maximaldrehmoments reduziert wird und das Maximaldrehmoment kleiner als das Solldrehmoment ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird also zunächst aus der Betriebs- und/oder Zustandsgröße oder – bevorzugt – aus mehreren Betriebs- und/oder Zustandsgrößen die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit bestimmt. Entsprechend ergibt sich die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit als Ausgangsgröße einer Funktion, welche die eine oder mehreren Betriebs- und/oder Zustandsgrößen als Eingangsgröße(n) aufweist. Nachfolgend wird der so ermittelte Wert der Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit mit dem ersten Grenzwert verglichen und die Komfortbetriebsart eingeleitet, wenn dieser überschritten wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Drehmomentverteilungseinrichtung das Antriebsdrehmoment zwischen Rädern einer Achse und/oder zwischen mehreren Achsen mittels wenigstens einer Kupplung und/oder einer Sperre verteilt. Die Kupplung beziehungsweise Sperre kann also entweder der Achse oder einer Drehmomentübertragungsverbindung zwischen wenigstens zwei Achsen zugeordnet sein. In ersterem Fall dient sie dem Verteilen eines der Achse zugeleiteten Achsdrehmoments, welches dem Antriebsdrehmoment entspricht oder zumindest einen Teil von diesem darstellt, auf die Räder dieser Achse. In letzterem Fall dient sie der Aufteilung des Antriebsdrehmoments in mehrere Achsdrehmomente, wobei jedes Achsdrehmoment einer der Achsen zugeordnet ist.
Besonders vorteilhaft ist es selbstverständlich, wenn mehrere Kupplungen beziehungsweise Sperren vorgesehen sind, wobei eine dem Verteilen des Antriebsdrehmoments zwischen den mehreren Achsen dient und wenigstens eine weitere dem Verteilen des Antriebsdrehmoments beziehungsweise Achsdrehmoments zwischen Rädern zumindest einer der Achsen. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist jeder Achse eine derartige Kupplung beziehungsweise Sperre zugeordnet. Beispielsweise sind dabei folgende Antriebsvarianten vorgesehen: Zeitweise allradgetriebenes Kraftfahrzeug, insbesondere grundsätzlich vorderradgetriebenes Kraftfahrzeug mit über eine Kupplung beziehungsweise Sperre zuschaltbarem Hinterradantrieb oder grundsätzlich hinterradgetriebenes Kraftfahrzeug mit über eine Kupplung beziehungsweise Sperre zuschaltbarem Vorderradantrieb, oder Allradkraftfahrzeug mit permanentem Allradantrieb und einer Kupplung beziehungsweise Sperre für die Verteilung des Antriebsdrehmoments auf eine Vorderachse und Hinterachse.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Betriebs- und/oder Zustandsgröße eine Geschwindigkeit, eine Drehzahl, das Antriebsdrehmoment, der Schwimmwinkel, eine Vorgabegröße eines Fahrers, insbesondere das Vorgabedrehmoment, oder eine Ableitung einer dieser Größen, und/oder die Übersetzung einer Getriebeeinrichtung, eine Umgebungszustandsbedingung, eine Untergrundneigung, eine Betriebsgröße der Drehmomentverteilungseinrichtung, insbesondere wenigstens eines der Solldrehmomente und/oder wenigstens eines der Istdrehmomente, eine Kraftfahrzeugmasse, eine Achslast, eine Radlast und/oder eine von einer Fahrerassistenzeinrichtung bereitgestellte Größe verwendet wird/werden. Wie bereits ausgeführt, kann die Betriebs- und/oder Zustandsgröße prinzipiell beliebig gewählt sein. Beispielsweise entspricht sie jedoch der Geschwindigkeit des Fahrzeugs beziehungsweise einer Komponente der Antriebseinrichtung. Die Geschwindigkeit ist mithin beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Radgeschwindigkeit, eine Achsgeschwindigkeit, eine Getriebegeschwindigkeit, insbesondere die Antriebswellengeschwindigkeit oder die Abtriebswellengeschwindigkeit des Getriebes, eine Differentialgeschwindigkeit oder eine Kardanwellengeschwindigkeit, beziehungsweise die jeweils entsprechende Drehzahl.
Das Antriebsdrehmoment kann ebenfalls als Betriebs- und/oder Zustandsgröße herangezogen werden. Dies gilt ebenso für den momentan vorliegenden Lenkwinkel, der üblicherweise von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs eingestellt oder von der Fahrerassistenzeinrichtung vorgegeben wird. Entsprechend kann auch der Schwimmwinkel des Kraftfahrzeugs herangezogen werden. Alternativ oder zusätzlich ist die Betriebs- und/oder Zustandsgröße eine von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs vorgegebene Vorgabegröße. Dabei kann als Vorgabegröße insbesondere das Vorgabedrehmoment herangezogen werden, welches dem von dem Fahrer gewünschten Antriebsdrehmoment entspricht. Die Vorgabegröße kann jedoch beispielsweise auch ein Aktivierungszustand eines Betätigungselements, wie beispielsweise eines Fahrerlebnisschalters beziehungsweise eines Sportmodusschalters, sein. Selbstverständlich kann auch eine Ableitung, also der Gradient einer der genannten Größen verwendet werden. Als Beispiel sei die Kraftfahrzeuglängsbeschleunigung genannt.
Die Geschwindigkeit kann selbstverständlich auch eine laterale Geschwindigkeit oder die entsprechende Kraftfahrzeugquerbeschleunigung sein. Ebenso ist das Heranziehen der Kraftfahrzeugdrehrate, also der Gierrate, möglich. Weiterhin ist das Beachten der Übersetzung der Getriebeeinrichtung beziehungsweise des eingelegten Gangs möglich oder auch der Fahrtrichtung, der Gangstufe, der wirksamen Gangübersetzung, der Antriebsstranggesamtübersetzung beziehungsweise der Antriebsstrangverstärkung. Die Betriebsgröße der Drehmomentverteilungseinrichtung kann zusätzlich oder alternativ zu dem Solldrehmoment und dem Istdrehmoment auch der Sperrgrad der Kupplung beziehungsweise der Sperre sein.
Die Betriebs- und/oder Zustandsgröße kann auch eine Umgebungszustandsbedingung, beispielsweise die Umgebungstemperatur sein. Ebenso ist die Verwendung einer anderen Temperatur, beispielsweise die Temperatur wenigstens eines Rads, insbesondere eines Reifens des Rads, der Fahrbahn, einer Komponente der Antriebseinrichtung und/oder eines anderen Bauteils des Kraftfahrzeugs verwendbar. Auch die Untergrundneigung, also insbesondere die Längsneigung und/oder die Querneigung der Fahrbahn, kann herangezogen werden. Diese wird besonders bevorzugt mithilfe von Neigungssensoren, Längsbeschleunigungssensoren und/oder Querbeschleunigungssensoren gemessen.
Ebenso kann die Kraftfahrzeugmasse, wenigstens eine Achslast oder wenigstens eine Radlast herangezogen werden. Dabei wird insbesondere die Kraftfahrzeugbeladung sowie ein Zustand mit oder ohne Anhänger berücksichtigt. Alternativ oder zusätzlich wird eine Kraftschlussbedingung beziehungsweise Reibwertbedingung zwischen Reifen und Untergrund des Kraftfahrzeugs verwendet. Dabei können entweder alle Räder gemeinsam, einzelne Räder oder alle Räder einzelner Achsen betrachtet werden. Die Betriebs- und/oder Zustandsgröße kann weiterhin ein Aktivierungszustand von Regelsystemen des Kraftfahrzeugs sein, beispielsweise einer Antriebsschlupfregelung, eines stabilisierenden Kraftfahrzeugreglers, eines Motorschleppmomentreglers, eines Verzögerungsreglers oder anderer Fahrwerks- und Antriebsregelsysteme. Ebenso kann der Aktivierungszustand von Schutzfunktionen, beispielsweise Bauteilschutzfunktionen oder Abgleich/Lernfunktionen, wie beispielsweise ein Reifentoleranzabgleich, verwendet werden. Selbstverständlich ist die Auswahl der Betriebs- und/oder Zustandsgröße nicht auf die genannten Größen beschränkt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der Komfortbetriebsart das Istdrehmoment entlang eines bestimmten Dekrementierungsverlaufs in Richtung des Maximaldrehmoments reduziert wird. Zum Zeitpunkt des Einleitens beziehungsweise kurz vor dem Einleiten der Komfortbetriebsart entspricht das Istdrehmoment dem Solldrehmoment, welches größer ist als das Maximaldrehmoment. In der Komfortbetriebsart wird das Istdrehmoment reduziert, wobei dies bevorzugt entlang des Dekrementierungsverlaufs erfolgt, bis das Maximaldrehmoment erreicht ist. Der Dekrementierungsverlauf gibt dabei beispielsweise den gewünschten Verlauf des Istdrehmoments über der Zeit oder alternativ über der Betriebs- und/oder Zustandsgröße an. Es kann ein schrittweises oder ein kontinuierliches Reduzieren des Istdrehmoments vorgesehen sein.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der Normalbetriebsart das Istdrehmoment entlang eines bestimmten Inkrementierungsverlaufs in Richtung des Solldrehmoments vergrößert wird. Befindet sich die Antriebseinrichtung nicht in der Komfortbetriebsart, sondern vielmehr in der Normalbetriebsart, soll das während der Komfortbetriebsart reduzierte Istdrehmoment wieder in Richtung des Solldrehmoments vergrößert werden. Dies ist üblicherweise bis zum Erreichen des Solldrehmoments vorgesehen. Bevorzugt folgt das Istdrehmoment dabei dem Inkrementierungsverlauf, also dem gewünschten Verlauf des Istdrehmoments über der Zeit. Auch hier kann wiederum ein schrittweises oder kontinuierliches Vergrößern des Istdrehmoments vorgesehen sein. Dieses Vergrößern des Istdrehmoments wird vorzugsweise nach Umschalten von der Komfortbetriebsart auf die Normalbetriebsart durchgeführt, also unmittelbar anschließend an die Komfortbetriebsart.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei Feststellen einer kritischen Fahrsituation durch eine Fahrerassistenzeinrichtung aus der Komfortbetriebsart in eine Notbetriebsart gewechselt wird, wobei das Antriebsdrehmoment unabhängig von der Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit entsprechend dem jeweiligen Solldrehmoment auf die Räder verteilt und/oder das Istdrehmoment entlang eines bestimmten Notbetriebsverlaufs in Richtung des Solldrehmoments vergrößert wird. Die Komfortbetriebsart kann unter bestimmten Bedingungen, welche beispielsweise aus einer oder mehreren der vorstehend genannten Betriebs- und/oder Zustandsgrößen beurteilt werden, temporär unterbrochen oder vollständig abgebrochen werden. Beispielsweise ist es möglich, dass bei Erkennung einer kritischen Schlupfsituation zwischen angetriebenen Rädern einer Achse oder zwischen den Rädern mehrerer Achsen des Kraftfahrzeugs das Istdrehmoment vergrößert werden muss, um eine ausreichende Fahrstabilität und/oder Traktion des Kraftfahrzeugs sicherzustellen. Dabei kann das Istdrehmoment unmittelbar auf das Solldrehmoment gesetzt oder entlang des Notbetriebsverlaufs in Richtung des Solldrehmoments, bevorzugt bis auf das Solldrehmoment, vergrößert beziehungsweise an dieses angeglichen werden. Der Notbetriebsverlauf gibt beispielsweise den gewünschten Verlauf des Istdrehmoments über der Zeit oder alternativ über der Betriebs- und/oder Zustandsgröße an.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Maximaldrehmoment ein konstanter Wert ist oder aus einer mathematischen Beziehung bestimmt wird. Das Maximaldrehmoment kann dabei in einem extremen Fall auch Null sein, sodass eine Drehmomentübertragung zu dem entsprechenden Rad vollständig unterbrochen wird. Das Maximaldrehmoment ist beispielsweise konstant. Alternativ kann es auch, insbesondere aus dem konstanten Wert, mithilfe der mathematischen Beziehung bestimmt werden. Dazu wird beispielsweise ein Abschwächungsfaktor beziehungsweise Verstärkungsfaktor berechnet, beispielsweise aus wenigstens einer der Betriebs- und/oder Zustandsgrößen. Das Maximaldrehmoment ergibt sich nachfolgend aus einer Multiplikation des konstanten Werts mit dem Abschwächungsfaktor beziehungsweise dem Verstärkungsfaktor. Statt einer Multiplikation kann jedoch auch eine beliebige andere mathematische Operation durchgeführt werden. Beispielsweise wird der Abschwächungsfaktor in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel bestimmt, sodass das Maximaldrehmoment als Ausgangsgröße einer Funktion vorliegt, welche beispielsweise den Lenkwinkel und einen konstanten Wert für das Maximaldrehmoment als Eingangsgrößen aufweist. Alternativ kann auch das Berechnen mehrerer Einzelmaximaldrehmomente aus verschiedenen Betriebs- und/oder Zustandsgrößen vorgesehen sein, welche nachfolgend mithilfe einer Minimalwertauswahl beziehungsweise einer Maximalwertauswahl zu dem Maximaldrehmoment zusammengefasst werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei Vorliegen der Betriebs- und/oder Zustandsgröße außerhalb des Wertebereichs der untere Grenzwert auf einen ersten unteren Grenzwert und der obere Grenzwert auf einen ersten oberen Grenzwert und bei Eintreten der Betriebs- und/oder Zustandsgröße in den Wertebereich der untere Grenzwert auf einen zweiten unteren Grenzwert und/oder der obere Grenzwert auf einen zweiten oberen Grenzwert gesetzt wird, wobei der zweite untere Grenzwert von dem ersten unteren Grenzwert und/oder der zweite obere Grenzwert von dem ersten oberen Grenzwert verschieden ist. Auf diese Weise wird ein hystereseartiges Verhalten erzielt und verhindert, dass bei einem Schwanken der Betriebs- und/oder Zustandsgröße um einen der Grenzwerte herum, ein sich ständig abwechselndes Einleiten und Beenden der Komfortbetriebsart auftritt. Bevorzugt sind die Bereiche, die von dem ersten unteren Grenzwert und dem ersten oberen Grenzwert einerseits und dem zweiten unteren Grenzwert und dem zweiten oberen Grenzwert andererseits begrenzt werden, gleichgroß, jedoch gegeneinander verschoben.
Wird gemäß der eingangs beschriebenen Alternative zunächst die Schwankungswahrscheinlichkeit bestimmt und anhand dieser beurteilt, ob die Komfortbetriebsart eingeleitet werden soll, so kann bei Unterschreiten eines zweiten Grenzwerts durch die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit aus der Komfortbetriebsart in die Normalbetriebsart gewechselt werden, wobei der zweite Grenzwert von dem ersten Grenzwert verschieden ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nach dem Wechsel von der Komfortbetriebsart in die Normalbetriebsart während eines Sperrzeitraums ein erneutes Einleiten des Komfortbetriebs auch bei Eintreten der Betriebs- und/oder Zustandsgröße in den Wertebereich verhindert wird, insbesondere durch entsprechende Wahl des unteren Grenzwerts und/oder des oberen Grenzwerts. Dieser Sperrzeitraum kann zusätzlich oder alternativ zu dem vorstehend beschriebenen Verändern des Grenzwerts vorgesehen sein. Auch mithilfe des Sperrzeitraums kann verhindert werden, dass bei einem ungünstigen Wert der Betriebs- und/oder Zustandsgröße im Bereich von einem der Grenzwerte ein ständiges Wechseln zwischen Normalbetriebsart und Komfortbetriebsart erfolgt. Besonders bevorzugt werden während des Sperrzeitraums der untere Grenzwert, der obere Grenzwert oder beide derart angepasst, dass sie so weit von dem Wert der Betriebs- und/oder Zustandsgröße entfernt sind, dass mit Sicherheit davon ausgegangen werden kann, dass die Komfortbetriebsart nicht eingeleitet wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät einer Antriebseinrichtung eines mehrere Räder aufweisenden Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei das Steuergerät dazu vorgesehen ist, für wenigstens einen Teil der Räder, insbesondere jedes Rads, ein Solldrehmoment zu bestimmen und in einer Normalbetriebsart ein von einem Antriebsaggregat bereitgestelltes Antriebsdrehmoment entsprechend dem jeweiligen Solldrehmoment mittels einer Drehmomentverteilungseinrichtung auf die Räder des Kraftfahrzeugs zu verteilen. Dabei ist vorgesehen, dass das Steuergerät zur Durchführung der folgenden Schritte ausgebildet ist: Ermitteln wenigstens einer Betriebs- und/oder Zustandsgröße des Kraftfahrzeugs; Beurteilen einer Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit anhand der wenigstens einen Betriebs- und/oder Zustandsgröße, wobei die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit vorliegt, wenn die Betriebs- und/oder Zustandsgröße in einem bestimmten Wertebereich liegt, der von einem unteren Grenzwert und von einem oberen Grenzwert begrenzt wird; und Einleiten einer Komfortbetriebsart bei Vorliegen der Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit, wobei in der Komfortbetriebsart das Istdrehmoment an wenigstens einem der Räder in Richtung eines bestimmten Maximaldrehmoments reduziert wird und das Maximaldrehmoment kleiner als das Solldrehmoment ist. Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits eingegangen. Selbstverständlich kann das für die Antriebseinrichtung umgesetzte Verfahren gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
1 ein Diagramm, in welchem eine Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit a und ein Istdrehmoment wenigstens eines Rads über einer Kraftfahrzeuggeschwindigkeit v und einer Drehzahl n eines Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs aufgetragen sind, und
2 ein Diagramm, in welchem ein Abschwächungsfaktor f über einem Lenkwinkel 6 aufgetragen ist.
Die 1 zeigt ein Diagramm, in welchem ein Verlauf 1 einer Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit a mit dem Wertebereich von 0 ≤ a ≤ 1 und ein Verlauf 2 eines Istdrehmoments M_i über einer Kraftfahrzeuggeschwindigkeit v beziehungsweise einer Drehzahl n einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs aufgetragen sind. Die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit a wird anhand der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit v beziehungsweise der Drehzahl n beurteilt, welche dazu als Betriebs- und/oder Zustandsgrößen dienen. Es wird deutlich, dass bei einer Kraftfahrzeuggeschwindigkeit v < v₁ die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit a nicht gegeben ist und mithin a = 0 gilt. Bei v ≥ v₁ wird eine Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit festgestellt. Entsprechend gilt hier a = 1.
Liegt die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit a nicht vor, ist also gleich Null, so wird die Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs in einer Normalbetriebsart betrieben. In dieser entspricht das mittels einer Drehmomentverteilungseinrichtung an einem Rad eingestellte Istdrehmoment M_i einem Solldrehmoment. Liegt dagegen die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit a vor, ist also gleich Eins, so wird eine Komfortbetriebsart eingeleitet. In dieser soll das Istdrehmoment M_i an dem wenigstens einen Rad in Richtung eines Maximaldrehmoments M_max reduziert werden. Dieses Reduzieren erfolgt entlang eines Dekrementierungsverlaufs. Es wird deutlich, dass für v > v₁ das Istdrehmoment M_i absinkt, bis es das Maximaldrehmoment M_max bei v = v₂ erreicht hat. Solange die Komfortbetriebsart durchgeführt wird, darf das Istdrehmoment das Maximaldrehmoment M_max nicht übersteigen. Entsprechend wird für v₂ ≤ v < v₃ das Istdrehmoment M_i konstant gehalten beziehungsweise auf das Maximaldrehmoment M_max begrenzt.
Bei v > v₃ entfällt die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit, sodass a = 0 gilt. Entsprechend wird von der Komfortbetriebsart wieder auf die Normalbetriebsart umgeschaltet. In dieser wird das Istdrehmoment M_i entlang eines Inkrementierungsverlaufs in Richtung des Solldrehmoments vergrößert. Dies ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen v₃ ≤ v < v₄ der Fall, wobei bei v = v₄ das Istdrehmoment wiederum dem nunmehr geltenden Solldrehmoment entspricht. Entsprechendes gilt für v ≥ v₄. Das dargestellte Istdrehmoment M_i kann auch als Kupplungsdrehmoment einer Kupplung verstanden werden, welche zwischen dem Antriebsaggregat und dem jeweiligen Rad vorliegt. Das an dem Rad anliegende Istdrehmoment M_i entspricht demnach diesem Kupplungsdrehmoment. Der Dekrementierungsverlauf kann von wenigstens einer der Betriebs- und/oder Zustandsgrößen abhängig sein. Dies gilt auch für den Inkrementierungsverlauf.
In dem hier vorgestellten Beispiel wird die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit a zumindest anhand der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit v beurteilt. Zusätzlich werden vorteilhafterweise als Betriebs- und/oder Zustandsgrößen die Drehzahl n und die momentane Übersetzung einer Getriebeeinrichtung der Antriebseinrichtung berücksichtigt. Befinden sich diese Betriebs- und/oder Zustandsgrößen jeweils innerhalb eines bestimmten Wertebereichs, so wird die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit festgestellt. In dem hier vorliegenden Beispiel ist eine Bedingung, dass die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit v größer oder gleich einem unteren Geschwindigkeitsgrenzwert v₁ und/oder kleiner oder gleich einem oberen Geschwindigkeitsgrenzwert v₃ ist. Eine der Bedingungen, die für das Feststellen der Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit a erfüllt sein muss, ist demnach v₁ ≤ v ≤ v₃. Zusätzlich müssen beispielsweise eine große Übersetzung, entsprechend einer großen Gangstufe, und ein großes, durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs vorgegebenes Vorgabedrehmoment vorliegen. Entsprechend muss die Übersetzung größer als ein unterer Übersetzungsgrenzwert und das Vorgabedrehmoment größer als ein unterer Vorgabedrehmomentgrenzwert sein.
Die 2 zeigt ein Diagramm, in welchem ein Verlauf 3 eines Abschwächungsfaktors f über einem Lenkwinkel δ des Kraftfahrzeugs aufgetragen ist. Es wird deutlich, dass der Abschwächungsfaktor f bis zu einem bestimmten Lenkwinkel δ₁ konstant ist, wobei f = 1 gilt. In einem Bereich δ₁ < δ ≤ δ₂ ist ein lineares Absinken des Abschwächungsfaktors f über dem Lenkwinkel vorgesehen, während für δ > δ₂ der Abschwächungsfaktor f wiederum konstant ist, allerdings einen kleineren Wert aufweist als für δ < δ₁. Der Abschwächungsfaktor f dient dem Bestimmen des Maximaldrehmoments M_max, auf welches während der Komfortbetriebsart das Istdrehmoment M_i reduziert werden soll. Beispielsweise gilt dabei M_max = f·M_c, wobei M_c ein konstantes Drehmoment bezeichnet. Insoweit ist das Maximaldrehmoment M_max der Ausgangswert einer Funktion, welche wenigstens eine der Betriebs- und/oder Zustandsgrößen als Eingangsgröße hat.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10054023 A1 [0003, 0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung einer mehrere Räder aufweisenden Kraftfahrzeugs, wobei für wenigstens einen Teil der Räder, insbesondere für jedes Rad, ein Solldrehmoment bestimmt und in einer Normalbetriebsart ein von einem Antriebsaggregat bereitgestelltes Antriebsdrehmoment entsprechend dem jeweiligen Solldrehmoment mittels einer Drehmomentverteilungseinrichtung auf die Räder des Kraftfahrzeugs verteilt wird, gekennzeichnet durch die Schritte: – Ermitteln wenigstens eines Betriebs- und/oder Zustandsgröße des Kraftfahrzeugs und/oder seiner Umgebung, – Beurteilen einer Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit anhand der wenigstens einen Betriebs- und/oder Zustandsgröße, wobei die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit vorliegt, wenn die Betriebs- und/oder Zustandsgröße in einem bestimmten Wertebereich liegt, der von einem unteren Grenzwert und von einem oberen Grenzwert begrenzt wird, und – Einleiten einer Komfortbetriebsart bei Vorliegen der Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit, wobei in der Komfortbetriebsart das Istdrehmoment an wenigstens einem der Räder in Richtung eines bestimmten Maximaldrehmoments reduziert wird und das Maximaldrehmoment kleiner als das Solldrehmoment ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentverteilungseinrichtung das Antriebsdrehmoment zwischen Rädern einer Achse und/oder zwischen mehreren Achsen mittels wenigstens einer Kupplung und/oder einer Sperre verteilt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebs- und/oder Zustandsgröße eine Geschwindigkeit, eine Drehzahl, das Antriebsdrehmoment, der Lenkwinkel, der Schwimmwinkel, eine Vorgabegröße eines Fahrers, insbesondere das Vorgabedrehmoment, oder eine Ableitung einer dieser Größen, und/oder die Übersetzung einer Getriebeeinrichtung, eine Umgebungszustandsbedingung, eine Untergrundneigung, eine Betriebsgröße der Drehmomentverteilungseinrichtung, insbesondere wenigstens eines der Solldrehmomente und/oder wenigstens eines der Istdrehmomente, eine Kraftfahrzeugmasse, eine Achslast, eine Radlast und/oder eine von einer Fahrerassistenzeinrichtung bereitgestellte Größe verwendet wird/werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Komfortbetriebsart das Istdrehmoment entlang eines bestimmten Dekrementierungsverlaufs in Richtung des Maximaldrehmoments reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Normalbetriebsart das Istdrehmoment entlang eines bestimmten Inkrementierungsverlaufs in Richtung des Solldrehmoments vergrößert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Feststellen einer kritischen Fahrsituation durch eine Fahrerassistenzeinrichtung aus der Komfortbetriebsart in eine Notbetriebsart gewechselt wird, wobei das Antriebsdrehmoment unabhängig von der Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit entsprechend dem jeweiligen Solldrehmoment auf die Räder verteilt und/oder das Istdrehmoment entlang eines bestimmten Notbetriebsverlaufs in Richtung des Solldrehmoments vergrößert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Maximaldrehmoment ein konstanter Wert ist oder aus einer mathematischen Beziehung bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen der Betriebs- und/oder Zustandsgröße außerhalb des Wertebereichs der untere Grenzwert auf einen ersten unteren Grenzwert und der obere Grenzwert auf einen ersten oberen Grenzwert und bei Eintreten der Betriebs- und/oder Zustandsgröße in den Wertebereich der untere Grenzwert auf einen zweiten unteren Grenzwert und/oder der obere Grenzwert auf einen zweiten oberen Grenzwert gesetzt wird, wobei der zweite untere Grenzwert von dem ersten unteren Grenzwert und/oder der zweite obere Grenzwert von dem ersten oberen Grenzwert verschieden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Wechseln von der Komfortbetriebsart in die Normalbetriebsart während eines Sperrzeitraums ein erneutes Einleiten des Komfortbetriebs auch bei Eintreten der Betriebs- und/oder Zustandsgröße in den Wertebereich verhindert wird, insbesondere durch entsprechende Wahl des unteren Grenzwerts und/oder des oberen Grenzwerts.
Steuergerät einer Antriebseinrichtung eines mehrere Räder aufweisenden Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät dazu vorgesehen ist, für wenigstens einen Teil der Räder, insbesondere jedes Rad, ein Solldrehmoment zu bestimmen und in einer Normalbetriebsart ein von einem Antriebsaggregat bereitgestelltes Antriebsdrehmoment entsprechend dem jeweiligen Solldrehmoment mittels einer Drehmomentverteilungseinrichtung auf die Räder des Kraftfahrzeugs zu verteilen, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät zur Durchführung der folgenden Schritte ausgebildet ist: – Ermitteln wenigstens einer Betriebs- und/oder Zustandsgröße des Kraftfahrzeugs und/oder seiner Umgebung, – Beurteilen einer Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit anhand der wenigstens einen Betriebs- und/oder Zustandsgröße, wobei die Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit vorliegt, wenn die Betriebs- und/oder Zustandsgröße in einem bestimmten Wertebereich liegt, der von einem unteren Grenzwert und von einem oberen Grenzwert begrenzt wird, und – Einleiten einer Komfortbetriebsart bei Vorliegen der Längsmomentschwankungswahrscheinlichkeit, wobei in der Komfortbetriebsart das Istdrehmoment an wenigstens einem der Räder in Richtung eines bestimmten Maximaldrehmoments reduziert wird und das Maximaldrehmoment kleiner als das Solldrehmoment ist.