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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein die Steuerung eines elektronischen Differentials mit begrenztem Schlupf (eLSD - electronic Limited-Slip Differential) in einem Fahrzeug, während das Fahrzeug zieht. Das eLSD wird gesteuert, um ein Übersteuern des Fahrzeugs zu korrigieren, das ansonsten möglicherweise während enger Kurven auftreten könnte, während das Fahrzeug ein anderes Objekt zieht. Eine derartige Steuerung ist beispielsweise in
US 2012/0029779 A1 offenbart.
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Übersteuern und Untersteuern sind Betriebsbedingungen, die das Fahrzeug während einer Kurvenfahrt erfahren kann. Das Übersteuern tritt auf, wenn sich das Fahrzeug um mehr als das vom Fahrer befohlene Ausmaß dreht. Umgekehrt tritt Untersteuern auf, wenn sich das Fahrzeug um weniger als das durch den Fahrer befohlene Ausmaß dreht.
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Herkömmliche Systeme zur elektronischen Stabilitätskontrolle (ESC - Electronic Stability Control) wurden entwickelt, um das Übersteuern oder Untersteuern im Fahrzeug zu korrigieren. ESC-Systeme detektieren einen Verlust an Lenkkontrolle oder einen Schlupf in einem oder mehreren Rädern eines Fahrzeugs. Eine Bremskraft wird individuell auf die Räder ausgeübt, wie etwa das vordere Außenrad, um einem Übersteuern entgegenzuwirken, oder das hintere Innenrad, um einem Untersteuern entgegenzuwirken.
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Differentiale werden auch verwendet, um die Stabilität, das Übersteuern und Untersteuern in Fahrzeugen zu steuern. Ein herkömmliches Differential verteilt das Drehmoment gleichmäßig auf die Räder, so dass das Drehmoment an der Achse dafür ausgelegt ist, in einem Gleichgewicht zu sein. LSD-Systeme (Limited Slip Differential - Differential mit begrenztem Schlupf) und eLSD-Systeme können das Drehmoment ungleichmäßig über die Achse zwischen den Rädern verteilen, so dass beispielsweise auf der Basis dessen, dass eines der Räder durchrutscht, mehr oder weniger Drehmoment zu individuellen Rädern beschickt werden kann.
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Erfindungsgemäß werden ein System zum Reduzieren des Übersteuerns in einem Fahrzeug gemäß Anspruch 1, und ein Verfahren zum Steuern eines eLSD (electric Limited-Slip Differential - elektronisches Differential mit begrenztem Schlupf) in einem Fahrzeug gemäß Anspruch 8 bereitgestellt. Ein eLSD (electronic Limited-Slip Differential - elektronisches Differential mit begrenztem Schlupf) besitzt ein Kupplungspaket, das durch einen Kupplungsdruck betätigt wird, um ein Ausmaß an Antriebskraft, das unter einem Paar von Rädern während einer Kurvenfahrt übertragen wird, zu verändern. Mindestens ein Controller ist programmiert zum Betreiben des eLSD in einem Schleppmodus als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug ein Objekt zieht. Der Controller ist programmiert zum Betreiben des eLSD in einem Nicht-Schleppmodus als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug kein Objekt zieht.
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Der mindestens eine Controller kann weiterhin programmiert sein zum Befehlen, beim Arbeiten im Schleppmodus, eines Kupplungsdrucks im eLSD auf ein Ausmaß, das größer ist als ein Ausmaß des Kupplungsdrucks im eLSD, wenn es im Nicht-Schleppmodus für eine gegebene Kurvenfahrt arbeitet.
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Der mindestens eine Controller kann weiterhin programmiert sein zum Befehlen beim Arbeiten im Schleppmodus, eines Kupplungsdrucks im eLSD auf ein Ausmass, das von einem Ausmass des Kupplungsdrucks verschieden ist, das ansonsten im eLSD eines Fahrzeugs befohlen wird, das keinen Schleppmodus enthält.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern eines eLSD in einem Fahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Betreiben des eLSD in einem Schleppmodus als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug zieht. Ein Kupplungsdruck wird in einer Kupplung im eLSD auf ein erstes Ausmaß als Reaktion auf das Betreiben im Schleppmodus während einer gegebenen Kurvenfahrt bereitgestellt. Das erste Ausmaß an Kupplungsdruck ist von einem zweiten Ausmaß an Kupplungsdruck, der in der Kupplung bereitgestellt wird, in Abwesenheit des Schleppmodus für die gegebene Kurvenfahrt verschieden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Fahrzeug ein eLSD, das Räder des Fahrzeugs mechanisch koppelt, und einen Controller. Der Controller ist programmiert zum Verteilen von Antriebsdrehmoment zwischen den Rädern über das eLSD gemäß einer auf ein Heck eines Fahrzeugs während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs wirkenden Schleppkraft. Die Detektion der Schleppkraft kann den Controller veranlassen, das eLSD in einem Schleppmodus zu steuern, in dem das eLSD anders arbeitet, als wenn keine Schleppkraft vorliegt. Während einer Kurvenfahrt enthält das Fahrzeug ein Innen-Kurvenfahrt-Rad und ein Außen-Kurvenfahrt-Rad. Der Controller kann weiterhin programmiert sein zum Erhöhen, als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug im Schleppmodus arbeitet, eines Ausmaßes an Antriebsdrehmoment, das während der Kurvenfahrt zum Außen-Kurvenfahrt-Rad verteilt wird, um das Übersteuern des Fahrzeugs zu reduzieren.
- 1 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einem eLSD gemäß einer Ausführungsform.
- 2 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug, das ein Übersteuern erfährt, während es ein weiteres Fahrzeug während einer Kurvenfahrt zieht.
- 3 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug, das eine Steuerung über das eLSD implementiert, während es ein anderes Fahrzeug während einer Kurvenfahrt zieht, um das Übersteuern zu reduzieren, gemäß einer Ausführungsform.
- 4 ist ein Flussdiagramm, das ein computerimplementiertes Verfahren zum Steuern des eLSD auf der Basis dessen darstellt, ob das Fahrzeug zieht.
- 5 ist ein weiteres Flussdiagramm, das ein computerimplementiertes Verfahren zum Steuern des eLSD auf der Basis dessen darstellt, ob das Fahrzeug zieht.
- 6A ist eine grafische Darstellung von Untersteuerungsgradienten für eine gegebene Kurvenfahrt, wenn das Fahrzeug in einem Nicht-Schleppmodus arbeitet.
- 6B ist eine grafische Darstellung von Untersteuerungsgradienten für die gegebene Kurvenfahrt, wenn das Fahrzeug in einem Schleppmodus arbeitet.
- 7A ist eine grafische Darstellung des Kupplungsdrucks im eLSD über dem Radwinkel, wenn es im Schleppmodus für eine gegebene Kurvenfahrt arbeitet.
- 7B ist eine grafische Darstellung des Kupplungsdrucks im eLSD über dem Radwinkel, wenn es im Nicht-Schleppmodus für die gleiche gegebene Kurvenfahrt arbeitet.
- 8 ist ein grafischer Vergleich des Kupplungsdrucks im eLSD für eine gegebene Kurvenfahrt, wenn das Fahrzeug mit Schleppmodusalgorithmen arbeitet, im Vergleich zu einer Abwesenheit der Schleppmodusalgorithmen.
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Es werden hier Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen unterschiedliche und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten übertrieben oder minimiert sein, um Details von bestimmten Komponenten zu zeigen. Deshalb sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als beschränkend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um dem Fachmann zu lehren, wie er die vorliegende Erfindung unterschiedlich einsetzen kann. Wie der Durchschnittsfachmann versteht, können unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren dargestellte und beschriebene Merkmale mit in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellten Merkmalen kombiniert werden, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen liefern repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen gewünscht sein.
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In Fahrzeugen ist ein Differential vorgesehen, um die Antriebswelle an eine Achse zu koppeln, die zwei Antriebsräder mechanisch koppelt. Leistung wird von einer oder mehreren Leistungsquellen (z.B. Verbrennungsmotor, Elektromotor) in eine Richtung übertragen und wechselt die Richtung zu den Rädern über das Differential und entlang zwei Abtriebswellen des Differentials. Wenn der Bediener des Fahrzeugs mit dem Fahrzeug abbiegt, drehen sich die Außenräder des Fahrzeugs schneller als die Innenräder entlang der Kurvenfahrt.
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LSDs (Differentiale mit begrenztem Schlupf) wurden eingeführt, die einen Rädersatz besitzen, der es den Abtriebswellen des Differentials gestattet, sich mit unterschiedlichen Drehzahlen zu drehen, während die Summe ihrer Drehzahlen proportional zur Eingabe des Differentials aufrechterhalten wird. LSDs kann auch eine oder mehrere Kupplungen enthalten, die ein Widerstandsdrehmoment zwischen zwei Abtriebswellen des Differentials erzeugen. Dies gestattet, dass unterschiedliche Drehmomentmengen zum Innenrad im Vergleich zum Außenrad während einer Kurvenfahrt transferiert werden.
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eLSDs (elektronische Differentiale mit begrenztem Schlupf) enthalten einen Computer oder anderen Controller, der das Ausmaß an Klemmkraft im Kupplungspaket im Differential steuert. Dies liefert eine computerisierte Steuerung des Kupplungsdrucks im eLSD, damit unterschiedliche Mengen an Drehmoment an die beiden, auf einer gemeinsamen Achse befindlichen Räder geliefert werden können.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Fahrzeug 10 mit einem eLSD 12 bereitgestellt, das Drehmoment selektiv an ein Paar Räder 14 verteilt. Das eLSD 12 wird durch mindestens einen Controller 16, Computer oder anderes derartiges Netzwerk von zusammengeschalteten Controllern in einem Steuersystem gesteuert. Der Controller 16 ist programmiert oder anderweitig konfiguriert zum Liefern von Steuersignalen an eine nichtgezeigte Hydraulikpumpe, um Hydraulikdruck an ein Kupplungspaket 18 zu liefern. Während mehr Druck im Kupplungspaket 18 bereitgestellt wird, bewirken Zahnräder im eLSD, dass sich der Unterschied bei den Drehzahlen der Abtriebswellen 20, 22 Null nähert und „sperrt“. Dies vergrößert ein Untersteuerungsmoment im Fahrzeug, wie unten ausführlicher beschrieben werden wird. Das Fahrzeug enthält auch eine Abschleppgliedaufnahme 24 am Heck des Fahrzeugs, die konfiguriert ist zum Aufnehmen eines Abschleppglieds 26 wie etwa eine Anhängerkupplung. Der Controller 16 kann elektrisch an einen Sensor an oder um die Abschleppgliedaufnahme 24 oder das Abschleppglied 26 herum gekoppelt sein, so dass der Controller detektieren kann, wann das Fahrzeug ein anderes Objekt zieht, wie unten ausführlicher beschrieben werden wird.
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Übersteuerungs- und Untersteuerungsbedingungen können im Fahrzeug realisiert werden, wenn das Fahrzeug abbiegt. Kurz gesagt tritt eine Übersteuerung auf, wenn ein Fahrzeug sich um mehr als das von dem Bediener befohlene Ausmaß dreht. Umgekehrt tritt eine Untersteuerung auf, wenn sich ein Fahrzeug um weniger als das vom Bediener befohlene Ausmaß dreht. Die Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs während der Kurvenfahrt kann in einigen Fällen groß genug sein, um eine Gier-Drehung des Fahrzeugs zu bewirken, die unerwünscht ist, was bewirkt, dass sich das Fahrzeug in eine Richtung dreht, die von der durch den Bediener befohlenen differiert. Auf das Fahrzeug wirkende externe Kräfte können ebenfalls bewirken, dass das Fahrzeug übersteuert oder untersteuert.
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Unter Bezugnahme auf 2 enthält ein Fahrzeug 30 ein Differential wie etwa ein LSD 32. Das LSD 32 überträgt eine Antriebskraft von einer Eingabeachse 34 in Antriebsdrehmoment, das zur ersten und zweiten Abtriebswelle 36, 38 übertragen wird. Das zum Außenrad 40 entlang der ersten Abtriebswelle 36 übertragene Antriebsdrehmoment wird durch τd1 dargestellt, und das entlang der zweiten
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Abtriebswelle 38 zum Innenrad 42 übertragene Antriebsdrehmoment wird durch τd2 dargestellt. Kupplungen und andere bekannte Einrichtungen können die Größe von τd1 und τd2 diktieren.
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Eine externe Kraft F1 wird auf das Fahrzeug 30 ausgeübt. Die Kraft F1 kann beispielsweise von einem gezogenen Fahrzeug 50 geliefert werden, das an einer Abschleppkupplung 52 des Fahrzeugs 30 angebracht ist. Die Kraft F1 kann von einem beliebigen anderen Objekt geliefert werden, das auf das Heck des Fahrzeugs wirkt, und das Schleppen eines weiteren Fahrzeugs ist lediglich beispielhaft. Während das Fahrzeug 30 abbiegt, wird die Kraft F1 vom gezogenen Fahrzeug 50 auf das Fahrzeug 30 übertragen, bei F2 angezeigt. Weil das Fahrzeug abbiegt, liefert die Kraft F2 eine seitliche Kraft quer zur beabsichtigten Fahrrichtung; die Kraft F2 „drückt“ das Heck des Fahrzeugs. Dies bewirkt ein Giermoment m1 um die Vorderräder im Uhrzeigersinn für eine rechte Kurve (und umgekehrt entgegen dem Uhrzeigersinn für eine linke Kurve). Das Giermoment m1 kann die Hinterräder 40, 42 dazu zwingen, durchzudrehen, was bewirkt, dass das Fahrzeug übersteuert.
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3 veranschaulicht ein anderes Fahrzeug als in 2; das Fahrzeug 10 ist nämlich das von 1. Das Fahrzeug 10 enthält ein eLSD 12, das über den Controller 16 gesteuert wird, um über die Abtriebswellen 20, 22 selektiv ein befohlenes Ausmaß an Drehmoment jeweils an die Hinterräder 40, 42 zu liefern. Der Controller 16 ist auch in der Lage zu detektieren, falls/wann das Fahrzeug ein Objekt zieht, wie etwa ein abgeschlepptes Fahrzeug 50. Dadurch kann der Controller die Arbeitsweise des eLSD 12 in einem Schleppmodus steuern, wenn das Fahrzeug 10 zieht, und einem Nicht-Schleppmodus oder einem normalen Modus, wenn das Fahrzeug nicht zieht.
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Wenn das Fahrzeug 10 zieht, ändert der Controller 16 seine normalen Arbeitsparameter und löst Bedingungen aus, um die auf das Fahrzeug 10 ausgeübten externen Kräfte F1 und F2 zu berücksichtigen. Insbesondere befiehlt der Controller 16 ein vergrößertes Ausmaß an Kupplungsdruck im Kupplungspaket 18 beim Betrieb im Schleppmodus, als wenn es für eine gegebene Kurvenfahrt im Nicht-Schleppmodus arbeitet. Wenn sich das Fahrzeug um eine gegebene Kurve mit einer gegebenen Geschwindigkeit bewegt, wenn es nicht zieht, befiehlt der Controller verschiedene Ausmaße an Kupplungsdruck, während das Fahrzeug in die Kurve einfährt und sie verlässt. Wenn sich das Fahrzeug mit der gleichen Geschwindigkeit um die gleiche Kurve bewegt, wenn es zieht, wird die Steuerung des Kupplungsdrucks im eLSD so modifiziert, dass es mit unterschiedlichen Größen arbeitet, wenn es in die Kurve einfährt und diese verlässt, im Vergleich dazu, wenn das Fahrzeug nicht zieht. Das unterschiedliche Ausmaß an Kupplungsdruck im eLSD, wenn das Fahrzeug im Schleppmodus arbeitet, kompensiert die durch das gezogene Objekte übertragenen Kräfte. Beispielsweise können vergrößerte Ausmaße an Kupplungsdruck, wenn das Fahrzeug 10 in die Kurve einfährt, versuchen, die relativen Drehzahlen der Räder 40, 42 zu „sperren“. Dies bewirkt eine Erhöhung bei dem zum Außenrad 40 übertragenen Antriebsdrehmoment τd1 und eine Reduktion bei dem zum Innenrad 42 übertragenen Antriebsdrehmoment τd2 . Beim Einfahren in eine Kurve (z.B. zu der Zeit, zu der die auf das Fahrzeug 10 wirkende Kraft F1 möglicherweise am größten ist) wirken der Controller 16 und das eLSD 12 möglicherweise zusammen, um während der Kurvenfahrt das Ausmaß an Übersteuerung durch Erhöhen des Kupplungsdrucks zu reduzieren, das anderweitig nicht auftreten würde, wenn das Fahrzeug 10 nicht zieht.
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4 veranschaulicht ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Algorithmus, das von dem mindestens einen Controller 16 genutzt wird. Bei 100 bestimmt der Controller, ob das Fahrzeug zieht. Dies kann durch eines oder mehrere der hierin beschriebenen verschiedenen Verfahren bewerkstelligt werden. Falls das Fahrzeug nicht zieht, dann wird bei 102 der Controller die Standardfahrzeugdynamik- und Steueralgorithmen abarbeiten, die in vorausgegangenen eLSD-Systemen verwendet werden. Die Steuerung des eLSD wird bei 104 versuchen, die Fahrzeugstabilität durch Verwenden der Standardsteueralgorithmen aufrechtzuerhalten. Falls der Controller jedoch bestimmt, dass das Fahrzeug zieht, dann wird bei 106 der Controller modifizierte Fahrzeugdynamik- und Steueralgorithmen in seiner Steuerung des eLSD abarbeiten, um bei 104 die Fahrzeugstabilität aufrechtzuerhalten. Die modifizierten Steueralgorithmen von 106 können die Standardsteueralgorithmen von 102 ersetzen oder anderweitig an deren Stelle verwendet werden, wenn das Fahrzeug im Schleppmodus arbeitet.
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5 ist ein beispielhafter Algorithmus, der durch den Controller 16 implementiert wird, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug 10 ein weiteres Objekt wie etwa ein weiteres Fahrzeug zieht. Bei 200 bestimmt der Controller, ob ein Anhängerschlepp-/- abschleppmodus aktiv ist. Dies kann beispielsweise durch einen physischen Schalter oder Knopf an einem Hebel an oder bei dem Lenkrad oder der Mittelkonsole angezeigt werden. Der Schlepp-/Abschleppmodusknopf kann sich auf einer LCD-Benutzerschnittstelle (Liquid Crystal Display - Flüssigkristallanzeige) befinden. Andere Beispiele werden in Betracht gezogen. Wenn der Schlepp-/Abschleppmodusknopf aktiviert ist, reduziert ein Getriebecontroller Gangwechselzyklen oder verändert anderweitig die Gangwechselmuster des Getriebes, damit der Motor vor dem Umschalten mit höheren Drehzahlen arbeiten kann. Die Aktivierung des Schlepp-/Abschleppmodusknopfs ist eine Möglichkeit, um einen Wunsch anzuzeigen, den Schleppmodus in der eLSD-Steuerung zu aktivieren.
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Bei 202 bestimmt der Controller, ob ein Sensor anzeigt, dass eine Anhängerverbindung aktiv ist. Beispielsweise kann, wie zuvor beschrieben, ein Näherungs- oder Kontaktsensor in der Anhängerkupplungsaufnahme am Heck des Fahrzeugs vorliegen, der die Anwesenheit einer angebrachten Anhängerkupplung anzeigt. Alternativ kann ein Sensor wie etwa ein Zugsensor an der Anhängerkupplung angeordnet sein, der eine im Abschleppglied vorliegende Druck-/Zugkraft detektiert, die die Anwesenheit eines gezogenen Objekts anzeigt. Bei einem weiteren Beispiel können eine nach hinten gerichtete Kamera oder ein Näherungssensor am Heck des Fahrzeugs die Anwesenheit eines Fahrzeugs unmittelbar hinter dem Heck des Fahrzeugs detektieren. Bei noch einem weiteren Beispiel kann ein elektronischer Sensor eine elektrische Verbindung anzeigen, die zwischen Schlusslichtern des Fahrzeugs und Schlusslichtern des gezogenen Fahrzeugs aktiv ist. Andere Beispiele werden in Betracht gezogen, die anzeigen, dass ein gezogenes Fahrzeug mit dem Fahrzeug verbunden ist und von ihm gezogen wird.
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Bei 204 bestimmt der Controller, ob der Anhängerbremscontroller aktiv ist. Ein Anhängerbremscontroller ist eine Einrichtung, die elektrische Energie vom ziehenden Fahrzeug zu elektrischen Bremsen in dem Anhänger oder dem gezogenen Fahrzeug liefert. Der Anhängerbremscontroller kann entweder ein proportionaler Bremscontroller oder ein zeitlich verzögerter (oder Festkörper-) Bremscontroller sein. Ein proportionaler Bremscontroller erfasst das Ausmaß an ausgeübter Bremsleistung, die am ziehenden Fahrzeug ausgeübt wird, und legt das gleiche Ausmaß an Bremsleistung an die elektrischen Bremsen des Anhängers an. Ein zeitverzögerter Bremscontroller sendet ein vorbestimmtes Ausmaß an Bremsleistung an die elektrischen Bremsen des Anhängers, wenn der Bediener des ziehenden Fahrzeugs auf die Fahrzeugbremsen tritt. Eine Zeitverzögerung liegt vor, während der zeitverzögerte Bremscontroller bis zur vollen Bremsleistung hochfährt. Falls einer dieser Anhängerbremscontroller angeschlossen und aktiv ist, kann geschlossen werden, dass das eLSD im Schleppmodus betätigt werden sollte.
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Bei 206 bestimmt der Controller, ob das Fahrzeug zieht, auf der Basis von Kraft oder Geschwindigkeitssensoren, die im Fahrzeug vorliegen. Falls beispielsweise das Fahrzeug wendet, können ein oder mehrere Sensoren die Anwesenheit einer Gierkraft detektieren, die einen Schwellwert übersteigt, was anzeigt, dass ein Objekt das Heck des Fahrzeugs drückt und eine Übersteuerung bewirkt, wie zuvor beschrieben.
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Es versteht sich, dass die in den Schritten 200-206 vorgenommenen Bestimmungen lediglich beispielhaft sind als Mittel zum Bestimmen, dass das Fahrzeug 10 ein anderes Objekt, wie etwa ein anderes Fahrzeug, zieht.
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Falls die Ergebnisse aller der Bestimmungen in 200-206 zu einem „Nein“ führen, betreibt der Controller das eLSD im Nicht-Schleppmodus unter Verwendung standardmäßiger bekannter Steuerungen bei 208. Falls jedoch das Ergebnis eines beliebigen von 200-206 zu einem „Ja“ führt, betreibt der Controller das eLSD im Schleppmodus unter Verwendung modifizierter Schleppmodusalgorithmen bei 210. Wenn der Controller das eLSD im Schleppmodus betreibt und falls das eLSD ein Kupplungspaket mit hydraulisch aktivierten Kupplungen enthält, wird ein größeres Ausmaß an Kupplungsdruck befohlen, wenn in eine gegebene Kurvenfahrt eingetreten wird, als das Ausmaß an Kupplungsdruck, das befohlen wird, wenn das Fahrzeug in die gleiche gegebene Kurvenfahrt eintritt, wenn das eLSD im Nicht-Schleppmodus betrieben wird, wie zuvor beschrieben.
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Anhand der hier vorgelegten Beschreibung ist zu verstehen, dass der Controller 16 je nach mehreren, oben umrissenen Faktoren das eLSD entweder in einem Schleppmodus oder in einem Nicht-Schleppmodus betreiben kann. Wenn des eLSD im Schleppmodus betrieben wird, kann der Controller ein vergrößertes Ausmaß an Kupplungsdruck befehlen, wenn in eine gegebene Kurve eingefahren wird, sie durchfahren oder verlassen wird, als wenn das eLSD im Nicht-Schleppmodus entlang der gegebenen Kurve betrieben wird. Es kann Fälle geben, in denen der befohlene Druck im eLSD im Schleppmodus niedriger ist als im Nicht-Schleppmodus. Jedenfalls ist zu verstehen, dass das eLSD unterschiedlich gesteuert wird, um Antriebsdrehmoment mit unterschiedlichen Raten zu verteilen, wenn der Controller im Schleppmodus betrieben wird, als wenn der Controller im Nicht-Schleppmodus betrieben wird.
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Die 6A und 6B veranschaulichen ein Ausmaß von Untersteuerungsgradienten, die durch das eLSD während einer gegebenen Kurvenfahrt für eine gegebene Seitenbeschleunigung geliefert werden, wenn das Fahrzeug zieht. 6A veranschaulicht Ergebnisse während einer gegebenen Kurvenfahrt, wenn das eLSD die Schleppmodusalgorithmen nicht enthält, und 6B veranschaulicht Ergebnisse während der gegebenen Kurvenfahrt mit den Schleppfähigkeiten im eLSD. Beide Figuren zeigen die Untersteuerungsgradienten (deg/g) für eine gegebene Rechtskurve und eine gegebene Linkskurve sowie das Mittel beider Untersteuerungsgradientenergebnisse.
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Wenn in 6A die Seitenbeschleunigung 0,3 g Kraft oder weniger beträgt, beträgt das Minimum des mittleren Untersteuerungsgradienten ungefähr 0,99 deg/g. Wenn im Vergleich in 6B mit dem im Schleppmodus arbeitenden eLSD die Seitenbeschleunigung 0,3 g oder weniger beträgt, beträgt das Minimum des mittleren Untersteuerungsgradienten ungefähr 1,71 deg/g. Wie ersichtlich ist, wird ein vergrößertes Ausmaß an Untersteuerung und somit weniger Übersteuerung im Fahrzeug realisiert. Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass der Controller das eLSD im Schleppmodus betreibt und mehr Druck im eLSD befiehlt, um die Drehzahlen der Außen- und Innenräder auszugleichen. Wie unten beschrieben werden wird, kann zusätzlicher Druck im eLSD befohlen werden, wenn die Seitenbeschleunigung niedrig ist, wenn das Fahrzeug in eine gegebene Kurve einfährt, wodurch die Übersteuerung reduziert wird, die anderweitig möglicherweise realisiert wird, wenn das Fahrzeug die Kurve durchfährt.
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Die Ergebnisse von 6A und 6B sind für eine gegebene Kurvenfahrt lediglich beispielhaft. Der Ausdruck „gegebene Kurvenfahrt“ sollte so verstanden werden, dass er den gleichen zurückgelegten Weg mit den gleichen Fahrzeugcharakteristika meint, wenn in die Kurve eingefahren wird (z.B. Fahrzeuggeschwindigkeit, Last des Fahrzeugs, Last des gezogenen Fahrzeugs, Oberflächensteigung, Straßenkurvenradius usw.). Beispielsweise zeigen die Ergebnisse von 6A den Untersteuerungsgradienten des Fahrzeugs und des gezogenen Objekts um die Kurve, wenn das Fahrzeug während der ganzen Kurve eine befohlene Fahrzeuggeschwindigkeit aufweist. 6B zeigt den Untersteuerungsgradienten des genau gleichen Fahrzeugs und gezogenen Objekts um die gleiche Kurve herum, wenn das Fahrzeug die gleichen Charakteristika wie etwa Geschwindigkeit aufweist.
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7A veranschaulicht den Kupplungsdruck über dem Radwinkel für eine gegebene Kurvenfahrt, wenn der Controller das eLSD unter Verwendung der Abschleppmodusalgorithmen steuert, wie zuvor beschrieben. Wenn sich das Fahrzeug im Schleppmodus befindet, steigt der Kupplungsdruck mit zunehmendem Radwinkel.
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Dies kann eine Kupplungsdruckänderung anzeigen, wenn das Fahrzeug in eine Kurve einfährt.
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Wenn im Gegensatz dazu das Fahrzeug im Nicht-Schleppmodus arbeitet, kann der Kupplungsdruck abnehmen, wenn das Fahrzeug in eine Kurve einfährt. Dies ist in 7B veranschaulicht, wenn der Kupplungsdruck mit zunehmendem Radwinkel abnimmt.
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Unter Bezugnahme auf 8 ist der Kupplungsdruck im eLSD, wie durch den Controller befohlen, dargestellt, während das Fahrzeug beim Ziehen in eine Kurve um eine Ecke herum einfährt und sie verlässt. Das Einfahren in die und das Verlassen der Kurve kann beispielsweise durch den Radwinkel bestimmt werden, wobei ein Radwinkel von Null die Zeit vor einem Eintritt in eine Ecke und die Zeit nach einem Austritt aus einer Ecke anzeigen kann. Es werden andere Verfahren zum Bestimmen des Kurveneintritts/-austritts in Betracht gezogen.
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Gemäß vorherigen standardmäßigen eLSD-Steueralgorithmen, die keinen Schleppmodus enthalten, wird der Kupplungsdruck anfänglich reduziert, wenn das Fahrzeug in die Ecke eintritt. Dies kann selbst dann auftreten, wenn das Fahrzeug zieht, was möglicherweise zu einer Umkippbedingung im ziehenden Fahrzeug führt. Der die Standardalgorithmen verwendende Kupplungsdruck steigt während der Kurve geringfügig, gefolgt von einem scharfen Anstieg des Drucks, wenn das Fahrzeug die Kurve verlässt.
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Im Gegensatz dazu steigt bei den eLSD-Schleppmodussteueralgorithmen der Kupplungsdruck zu Beginn der Kurve. Mit anderen Worten ist das Ausmaß und die Rate des Anstiegs des Kupplungsdrucks größer, wenn das Fahrzeug im Schleppmodus arbeitet, als wenn das Fahrzeug keine Schleppmodusfähigkeiten besitzt. Dies bewirkt, dass die Differenz bei den Drehzahlen zwischen den Außen-Kurven- und Innen-Kurven-Rädern reduziert wird. Bei einem frühen Anstieg des Kupplungsdrucks wird das Untersteuern während der Kurve erhöht, wodurch die Größe des Umkippens reduziert wird, wenn das Fahrzeug die Ecke zu verlassen beginnt.
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Wenngleich oben auf „Kupplungsdruck“ Bezug genommen wird, ist zu verstehen, dass andere ähnliche Repräsentationen für andere Arten von eLSDs gemacht werden können, die keine Hydraulikkupplungen enthalten. Das eLSD kann eine andere Art von Differential mit unterschiedlichen Kupplungen sein, wie etwa pneumatischen Kupplungen oder elektromechanischen Kupplungen. Falls beispielsweise das eLSD elektromechanische Kupplungen enthält, kann die Größe des Magnetflusses das Schlupfausmaß in der elektromechanischen Kupplung abändern. Die vorliegende Offenbarung soll die Verwendung einer beliebigen aktiven Differential- oder Torque-Vectoring-Technologie beinhalten, die zum Steuern der Kombination aus Zugfahrzeug und Anhänger verwendet wird, einschließlich unter anderem hydraulischer, pneumatischer oder elektromechanischer Betätigung. Deshalb sollten die Kupplungsdruckbeschreibungen und grafischen Darstellungen lediglich als Beispiel angesehen werden, die veranschaulichen, dass der Betrieb des eLSD differiert, wenn sich das Fahrzeug im Schleppmodus gegenüber dem Nicht-Schleppmodus befindet, und differiert, wenn sich das Fahrzeug im Schleppmodus befindet, gegenüber dem Schleppen ohne Schleppmodus.
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Es versteht sich, dass das eLSD zwar an der Hinterachse des Fahrzeugs veranschaulicht ist, das Differential sich aber je nach der Fahrzeugantriebsstrangkonfiguration an einer oder beiden Achsen befinden kann. Beispielsweise können Fahrzeuge mit Allradantrieb mit zwei Differentialen das Steuern eines oder beider der Differentiale beinhalten, um das reduzierte Übersteuern gemäß den oben beschriebenen Verfahren zu erreichen.
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Es versteht sich außerdem, dass sich das oben beschriebene eLSD-Steuersystem auf Nicht-Hybrid-, Hybrid-, Elektro-, Plug-in-Elektrofahrzeuge und eine beliebige andere Art von Fahrzeug mit mindestens einem Triebwerk anwenden lässt, das konfiguriert ist zum Liefern von Antriebsleistung an die Räder des Fahrzeugs.
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Die hierin offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können an eine Verarbeitungseinrichtung, Controller oder Computer lieferbar sein oder durch diese implementiert werden, die eine beliebige existierende programmierbare elektronische Steuereinheit oder eigene elektronische Steuereinheit beinhalten können. Analog können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert werden, die durch einen Controller oder Computer in vielen Formen ausgeführt werden können, einschließlich unter anderem Informationen, die permanent in nichtbeschreibbaren Speichermedien wie etwa ROM-Bauelementen gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Bauelementen und anderen magnetischen und optischen Medien gespeichert werden. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem als Software ausführbaren Objekt implementiert werden. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung von geeigneten Hardwarekomponenten verkörpert werden, wie etwa applikationsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbaren Gatearrays (FPGAs), Zustandsmaschinen, Controllern oder anderen Hardwarekomponenten oder -einrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten.
