DE102016123691A1

DE102016123691A1 - Steuersystem für eine Antriebseinheit

Info

Publication number: DE102016123691A1
Application number: DE102016123691.8A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Isono; Nobuyoshi Sugitani; Aizoh Kubo
Original assignee: ALCHEMICA Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: ALCHEMICA Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2036-12-08
Also published as: JP6298037B2; US20170183009A1; DE102016123691B4; CN107021092A; CN107021092B; JP2017118673A; US10144430B2

Abstract

Es wird ein Steuersystem für eine Antriebseinheit geschaffen, das derart ausgestaltet ist, dass es integral eine Antriebskraft und eine Bremskraft steuern kann. Das Steuersystem hat: einen Sensor (23), der Fahrzeugzustände sowie einen Betätigungsbetrag eines Gaspedals etc. erfasst; eine Bremsvorrichtung (7, 18, 28), die mit einem Eingangselement einer Differentialeinheit (5, 17, 27) oder einem Drehelement (9), das an einem Antriebsmotor (1, 2) angebracht ist, der mit der Differentialeinheit (5, 17, 27) verbunden ist, verbunden ist; und einen Controller (21). Der Controller (21) ist ausgestaltet, um zu berechnen: einen Sollfahrzustand, basierend auf dem Fahrzeugzustand und dem Betätigungsbetrag, die vom Sensor (23) erfasst werden; Sollantriebsmomente oder Sollbremsmomente, die an ein rechtes Rad (3R, 4R) und ein linkes Rad (3L, 4L) angelegt werden sollen, basierend auf dem Sollfahrzustand; Ausgangsmomente des Antriebsmotors (1, 2) und eines Differentialmotors (6, 20), basierend auf den Sollantriebsmomenten; und eine Bremskraft, die von der Bremsvorrichtung (7, 18, 28) aufgebracht werden soll, sowie ein Ausgangsmoment des Differentialmotors (6, 20), basierend auf den Sollbremsmomenten.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 24. Dezember 2015 beim japanischen Patentamt eingereichten japanischen Patentanmeldung JP 2015-251009 , deren Offenbarungsgehalt hierin vollständig durch Bezugnahme aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung betreffen ein Steuersystem für eine Antriebseinheit, die ein Ausgangsmoment eines Antriebsaggregats an rechte und linke Räder verteilt, mit einer Torque-Vectoring-Vorrichtung bzw. Drehmomentverteilungsvorrichtung zum Steuern eines Drehmomentverteilungsverhältnisses.
Beschreibung des Standes der Technik
Die offengelegte US-Patentanmeldung US 2014/162842 A beschreibt eine Torque-Vectoring-Vorrichtung bzw. Drehmomentverteilungsvorrichtung mit einem Differentialmechanismus zum Verteilen des Drehmoments eines Antriebsaggregats an rechte und linke Räder und einem Differentialmotor zu Aufbringen eines Drehmoments auf ein Rotationselement des Differentialmechanismus zum Steuern der Drehmomentverteilung an rechte und linke Räder. Eine derartige Antriebseinheit ist zudem in der offengelegten PCT-Anmeldung WO 2015/008661 A beschrieben.
Die US-Patentanmeldung US 2014/162842 A beschreibt ferner ein Kontrollsystem, das ausgestaltet ist, um ein benötigtes Drehmoment für den Differentialmotor zu berechnen. Gemäß der Lehre der US-Patentanmeldung US 2014/162842 A wird das benötigte Drehmoment für den Differentialmotor basierend auf Programmen für die Fahrzeugstabilität, Traktionsleistung, Regenerationssteuerung, Hybridsteuerung, Gierdämpfung etc. und Variablen, die den augenblicklichen Fahrzustand darstellen, berechnet, die basierend auf Erfassungssignalen von Sensoren berechnet werden. Bei dem in der US-Patentanmeldung US 2014/162842 A offenbarten Steuersystem werden verschiedene Programme gleichzeitig ausgeführt, so dass verschiedene benötigte Drehmomente für den Differentialmotor von diesen Programmen berechnet werden können. In diesem Fall wählt eine Entscheidungsfunktion eines der benötigten Drehmomente aus, die von den verschiedenen Programmen berechnet wurden.
Gemäß der US-Patentanmeldung US 2014/162842 A wird ein Motor, der eine Generatorfunktion hat, als Antriebsaggregat verwendet, so dass durch Zurückgewinnen von Energie durch den Motor eine Bremskraft erzeugt werden kann. Bei einem Fahrzeug, das die in der US-Patentanmeldung US 2014/162842 A offenbarte Torque-Vectoring-Vorrichtung nutzt, kann ein Verteilungsverhältnis der Bremskraft auf rechte und linke Räder gesteuert werden, indem der Differentialmotor während der Zurückgewinnung bzw. Regeneration des Motors gesteuert wird.
Bei herkömmlichen Fahrzeugen wird eine mechanische Bremse wie eine Reibungsbremse dazu genutzt, um eine Bremskraft auf die Räder aufzubringen, wenn das Fahrzeug gestoppt wird. Wenn jedoch eine derartige mechanische Bremse für jedes der Räder vorgesehen ist, müssen diese Bremsen durch ein spezifisches Programm gesteuert werden. In einem Fall, bei dem eine Bremskraft durch Zurückgewinnen von Energie durch den Motor erzeugt werden soll, während eine Bremskraft durch die mechanischen Bremsen in dem Fahrzeug erzeugt wird, das die in den vorstehend genannten Dokumenten des Standes der Technik offenbarte Torque-Vectoring-Vorrichtung aufweist, ist daher insbesondere eine komplexe Steuerung nötig, um die Torque-Vectoring-Vorrichtung bzw. Drehmomentverteilungsvorrichtung und die mechanischen Bremsen zusammenwirkend zu steuern.
KURZFASSUNG
Aspekte der vorliegenden Anmeldung entstanden ausgehend von den vorstehend beschriebenen technischen Problemen, und es ist daher eine Aufgabe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für eine Antriebseinheit zu schaffen, das eine Antriebskraft und eine Bremskraft integral steuern kann.
Das Steuersystem gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung findet bei einer Antriebseinheit Verwendung, aufweisend: einen Antriebsmotor; eine Differentialeinheit, die ein Drehmoment, das vom Antriebsmotor geliefert wird, an ein rechtes Rad und ein linkes Rad verteilt; und einen Differentialmotor, der mit einem von Drehelementen der Differentialeinheit verbunden ist und durch die Erzeugung eines Drehmoments ein Verteilungsverhältnis des Drehmoments, das von der Differentialeinheit an das rechte Rad und das linke Rad verteilt wird, steuert. Um die vorstehend erläuterte Aufgabe zu lösen, hat das Steuersystem gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung: einen Sensor, der zumindest einen von Fahrzeugzuständen wie einer Längsbeschleunigung, einer Querbeschleunigung, einer Giergeschwindigkeit, Geschwindigkeiten des rechten Rades und des linken Rades sowie Drehmomente des rechten Rades und des linken Rades, und zumindest einen von Betätigungsbeträgen eines Gaspedals, eines Bremspedals und eines Lenkrads erfasst; eine Bremsvorrichtung, die mit einem Eingangselement der Differentialeinheit oder einem Drehelement, das an dem Antriebsmotor angebracht ist, der mit der Differentialeinheit verbunden ist, in Reibverbindung steht, um eine Bremskraft aufzubringen, und bei welcher die Bremskraft entsprechend einer daran angelegten elektrischen Leistung elektrisch gesteuert wird; und einen ersten Controller. Der erste Controller ist dabei insbesondere ausgestaltet, um zu berechnen: einen Sollfahrzustand, basierend auf dem Fahrzeugzustand und dem Betätigungsbetrag, die vom Sensor erfasst werden; zumindest Sollantriebsmomente und Sollbremsmomente, die an das rechte Rad und das linke Rad angelegt werden sollen, basierend auf dem Sollfahrzustand; Ausgangsmomente des Antriebsmotors und des Differentialmotors, basierend auf den Sollantriebsmomenten; und eine Bremskraft, die von der Bremsvorrichtung aufgebracht werden soll, sowie ein Ausgangsmoment des Differentialmotors, basierend auf den Sollbremsmomenten.
Bei einer nicht beschränkenden Ausführungsform kann das Steuersystem weiter aufweisen: eine erste Stromquelle, die dem ersten Controller elektrische Leistung zuführt; eine zweite Stromquelle, die von der ersten Stromquelle unabhängig ist; eine Parksperrvorrichtung, die eine Rotation eines jeden Drehelements stoppt, das in einem Leistungsübertragungsweg zwischen dem Antriebsmotor und den Rädern angeordnet ist; und einen zweiten Controller, der elektrisch mit der zweiten Stromquelle verbunden ist, um die Parksperrvorrichtung zu steuern.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung berechnet der erste Controller Drehmomente des Antriebsmotors und des Differentialmotors und ein Bremsmoment der Bremsvorrichtung, um integral die Motoren und die Bremsvorrichtung zu steuern. Gemäß der Anmeldung ist es daher möglich, die Komplexität zur kooperativen Ausführung verschiedener Steuerungen zu verringern. In anderen Worten: das Steuersystem kann vereinfacht werden.
Zudem hat, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung, das Steuersystem zusätzlich zur Bremsvorrichtung die Parksperrvorrichtung und elektrische Leistung bzw. Strom wird dem ersten Controller, der die Bremsvorrichtung steuert, sowie dem zweiten Controller, der die Parksperrvorrichtung steuert, von unterschiedlichen Stromquellen zugeführt. Gemäß der Ausführungsform kann das Fahrzeug daher, selbst wenn ein Fehler in der Bremsvorrichtung auftritt, mit der Parksperrvorrichtung anstelle der Bremsvorrichtung gestoppt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Merkmale, Aspekte und Vorteile beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können anhand der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung besser verstanden werden, die dabei jedoch nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuersystems;
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus zum Aufbringen eines Drehmoments ein einer Bremskraft vom ersten Motor auf die Vorderräder;
3 ist ein Blockschaubild, das Funktionen der ersten ECU zeigt;
4 ist ein Blockschaubild, das Funktionen der zweiten ECU zeigt; und
5 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuersystems.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Zunächst Bezug nehmend auf 1 wird schematisch der Aufbau eines Steuersystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt. Dabei zeigen gestrichelte Linien in 1 elektrische Verbindungen. Wie in 1 gezeigt ist, hat ein Fahrzeug Ve einen ersten Antriebsmotor 1 und einen zweiten Antriebsmotor 2. Beispielsweise kann jeweils ein Permanentmagnet-Synchronmotor, der in herkömmlichen Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen verwendet wird, als erster Antriebsmotor 1 und zweiter Antriebsmotor 2 verwendet werden. Der erste Motor 1 ist dabei in der Mitte in Breitenrichtung in einem vorderen Teil des Fahrzeugs Ve angeordnet, um ein Drehmoment an ein rechtes Vorderrad 3R und ein linkes Vorderrad 3L zu liefern bzw. auszugeben, und der zweite Motor 2 ist in der Mitte in Breitenrichtung in einem hinteren Teil des Fahrzeugs Ve angeordnet, um ein Drehmoment an ein rechtes Hinterrad 4R und ein linkes Hinterrad 4L zu liefern bzw. auszugeben.
Eine erste Differentialeinheit 5 als eine Planetengetriebeeinheit ist mit dem ersten Motor 1 verbunden, um das Ausgangsmoment des ersten Motors 1 auf das rechte Vorderrad 3R und das linke Vorderrad 3L zu verteilen. Um das Drehmomentverteilungsverhältnis auf das rechte Vorderrad 3R und das linke Vorderrad 3L zu steuern, ist ein erster Differentialmotor 6 mit der ersten Differentialeinheit 5 derart verbunden, um ein Ausgangsmoment des ersten Differentialmotors 6 auf eines der Drehelemente der ersten Differentialeinheit 5 aufzubringen. Insbesondere wird das Drehmoment, das auf eines von dem rechten Vorderrad 3R und dem linken Vorderrad 3L verteilt wird, erhöht, und das auf das andere Vorderrad 3R oder 3L verteilte Drehmoment wird verringert, indem das Drehmoment des ersten Differentialmotors 6 auf die erste Differentialeinheit 5 aufgebracht wird. Die erste Differentialeinheit 5 und der erste Differentialmotor 6 dienen somit als Torque-Vectoring-Vorrichtung bzw. Drehmomentverteilungsvorrichtung. Eine derartige Torque-Vectoring-Vorrichtung ist beispielsweise in der offengelegten PCT Anmeldung WO 2015/008661 A beschrieben.
Eine erste Bremsvorrichtung 7 ist an einer Stelle angeordnet, an welcher sie mit einem Eingangselement der ersten Differentialeinheit 5 oder einem Drehelement in Kontakt steht, das mit dem ersten Motor 1 verbunden ist, der mit der ersten Differentialeinheit 5 verbunden ist, um eine Reibungsbremskraft zu erzeugen. Bezugnehmend auf 2 ist ein Aufbau der ersten Bremsvorrichtung 7, die bei dem in 1 gezeigten Steuersystem Anwendung findet, gezeigt. Wie in 2 dargestellt ist, ist ein Plattenelement 9 als Bremsrotor an einem vorderen Ende der Ausgangswelle 8 des ersten Motors 1 angebracht, und die erste Bremsvorrichtung 7 ist an einer Stelle angeordnet, um eine Bremskraft auf das Plattenelement 9 aufzubringen. Die erste Bremsvorrichtung 7 hat eine Bremsscheibe 10 und eine Spule 11 als elektromagnetischen Aktuator, der an der Bremsscheibe 10 angebracht ist. Wenn die Spule 11 bestromt wird, wird die Bremsscheibe 10 mit dem Plattenelement 9 durch eine elektromagnetische Kraft, die von der Spule 11 erzeugt wird, in Kontakt gebracht.
Die dabei durch die erste Bremsvorrichtung 7 erzeugte Bremskraft wird durch die erste Differentialeinheit 5 auf das rechte Vorderrad 3R und das linke Vorderrad 3L aufgebracht. In dieser Situation kann das Verteilungsverhältnis des Bremsmoments auf das rechte Vorderrad 3R und das linke Vorderrad 3L durch Steuern des ersten Differentialmotors 6 verändert werden.
Wenn das Fahrzeug Ve geparkt ist, ist das Fahrzeug Ve ausgeschaltet, sodass die erste Bremsvorrichtung 7 die Bremskraft während des Parkens nicht aufrechterhalten kann. Um die Bremskraft aufrechtzuerhalten, wenn das Fahrzeug Ve ausgeschaltet ist, ist das Fahrzeug Ve mit einer ersten Parksperrvorrichtung 12 ausgestaltet. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst die erste Parksperrvorrichtung 12 ein Druckelement 13, das die Bremsscheibe 10 in Richtung des Plattenelements 9 drückt, sowie einen elektromagnetischen Aktuator 14, der das Druckelement 13 vorwärts bewegt, um die Bremsscheibe 10 mit dem Plattenelement 9 in Kontakt zu bringen, wenn er bestromt wird, und der eine Position des Druckelements 13 festlegt, wenn er nicht bestromt ist.
Das bedeutet: Ein Kontaktdruck zwischen der Bremsscheibe 10 und dem Plattenelement 9 als Bremskraft kann entsprechend einer Wegstrecke des Druckelements 13 gesteuert werden, während der elektromagnetische Aktuator 14 bestromt ist, und die so erzeugte Bremskraft kann aufrechterhalten werden, indem die Stromzufuhr zum elektromagnetischen Aktuator 14 unterbrochen wird. Bei dem Fahrzeug Ve kann somit die Bremskraft auch durch die erste Parksperrvorrichtung 12 anstelle der ersten Bremsvorrichtung 7 sichergestellt werden.
Erneut bezugnehmend auf 1, sind der erste Motor 1, der erste Differentialmotor 6 und die erste Bremsvorrichtung 7 mit einer Hochspannungsspeichervorrichtung 15 wie einer Batterie und einem Kondensator verbunden. Im Fahrzeug Ve wird somit dem ersten Motor 1, dem ersten Differentialmotor 6 und der ersten Bremsvorrichtung 7 elektrische Leistung bzw. Strom von der Speichervorrichtung 15 zugeführt, und elektrische Leistung bzw. Strom, die/der vom ersten Motor 1 erzeugt wird, wird der Speichervorrichtung 15 zugeführt. Um zwischen Gleichstrom und Wechselstrom zu wandeln, und einen Wert sowie eine Frequenz des dem ersten Motor 1, dem ersten Differentialmotor 6 und der Spule 11 zugeführten Stroms zu steuern, ist ein erster Inverter bzw. Wechselrichter 16 zwischen der Speichervorrichtung 15 und dem ersten Motor 1 und dem ersten Differentialmotor 6 angeordnet.
Eine zweite Differentialeinheit 17, die auch als Planetengetriebeeinheit ausgestaltet ist, ist mit dem zweiten Motor 2 verbunden, um das Ausgangsmoment des zweiten Motors 2 auf das rechte Hinterrad 4R und das linke Hinterrad 4L zu verteilen. Zudem ist auch eine zweite Bremsvorrichtung 18 an einer Stelle angeordnet, an welcher sie mit einem Eingangselement der zweiten Differentialeinheit 17 oder einem Drehelement in Kontakt steht, das mit dem zweiten Motor 2 verbunden ist, der mit der zweiten Differentialeinheit 17 verbunden ist, um eine Reibungsbremskraft zu erzeugen. Die von der zweiten Bremsvorrichtung 18 erzeugte Reibungsbremskraft wird durch die zweite Differentialeinheit 17 auf das rechte Hinterrad 4R und das linke Hinterrad 4L aufgebracht. Ein Verteilungsverhältnis des Bremsmoments auf das rechte Hinterrad 4R und das linke Hinterrad 4L kann analog durch Steuern eines zweiten Differentialmotors 20, der mit der zweiten Differentialeinheit 17 verbunden ist, verändert werden. Ferner ist eine zweite Parksperrvorrichtung 19 mit dem gleichen Aufbau wie die erste Parksperrvorrichtung 12 vorgesehen, um eine Bremskraft sicherzustellen, selbst wenn es zu einem Ausfall des elektrischen Systems zum Zuführen von Strom zur zweiten Bremsvorrichtung 18 kommt. Somit werden das erste rechte Hinterrad 4R und das linke Hinterrad 4L prinzipiell auf die gleiche Art und Weise wie das rechte Vorderrad 3R und das linke Vorderrad 3L angetrieben und gestoppt. Hierfür ist ebenso ein zweiter Inverter bzw. Wechselrichter 22 zwischen der Speichervorrichtung 15 und dem zweiten Motor 2 sowie dem zweiten Differentialmotor 20 angeordnet, um zwischen Gleichstrom und Wechselstrom umzuwandeln, und einen Wert sowie eine Frequenz des dem zweiten Motor 2, dem zweiten Differentialmotor 20 etc. zugeführten Stroms zu steuern.
Um den ersten Motor 1, den zweiten Motor 2, den ersten Differentialmotor 6, den zweiten Differentialmotor 20, die erste Bremsvorrichtung 7 und die zweite Bremsvorrichtung 18 zu steuern, ist eine erste elektronische Steuereinheit (nachfolgend als „erste ECU” abgekürzt) 21 als erster Controller elektrisch mit diesen Elementen verbunden. Die erste ECU 21 besteht hauptsächlich aus einem Mikrocomputer und Funktionen der ersten ECU 21 sind in der 3 dargestellt. Wie in 3 gezeigt ist, werden Signale, welche Zustände des Fahrzeugs Ve und Details hinsichtlich der Bedienung durch den Fahrer darstellen, an die erste ECU 21 übermittelt. Die erste ECU 21 ist ausgestaltet, um Sollwerte für das Fahrzeugverhalten basierend auf eingehenden Signalen unter Verwendung von Formeln und Kennfeldern, die darin installiert sind, zu berechnen, um Befehls- bzw. Steuersignale an die Motoren und Bremsvorrichtungen durch den ersten Inverter 16 und den zweiten Inverter 22 zu übermitteln.
Beispielsweise werden die Signale, welche Details hinsichtlich der Bedienung durch den Fahrer darstellen, beispielsweise das Niederdrücken des Gaspedals, die Niederdrückkraft oder das Niederdrücken des Bremspedals, ein Lenkwinkel und ein Lenkmoment eines Lenkrads an die erste ECU 21 gesendet. Auch werden Signale, die das Fahrzeugverhalten darstellen, beispielsweise die Längsbeschleunigung, die Querbeschleunigung, die Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs Ve sowie Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen und Drehmomente der Räder 3R, 3L, 4R und 4L, an die erste ECU 21 gesendet. In 1 ist ein Sensor 23 zum Erfassen einer Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des linken Vorderrades 3L dargestellt, und ein Erfassungssignal des Sensors 23 wird an die erste ECU 21 gesendet.
Um eine Anti-Blockier-Bremssteuerung, eine Traktionssteuerung, eine elektronische Stabilitätssteuerung, eine dynamische Giergeschwindigkeitssteuerung und dergleichen auszuführen, berechnet die erste ECU 21 eine Sollgiergeschwindigkeit, eine Sollbeschleunigung, eine Sollverzögerung sowie ein Sollreifenschlupfverhältnis.
Die erste ECU 21 ist ferner derart ausgestaltet, um Werte und Frequenzen der Ströme, die dem ersten Motor 1 und dem zweiten Motor 2 zugeführt werden, sowie Werte und Frequenzen der Ströme, die dem ersten Differentialmotor 6 und dem zweiten Differentialmotor 20 zugeführt werden, und Frequenzen der Ströme, die der ersten Bremsvorrichtung 7 und der zweiten Bremsvorrichtung 20 zugeführt werden, zu berechnen. Berechnungsergebnisse werden in Form von Befehls- bzw. Steuersignalen von der ersten ECU 21 an den ersten Motor 1, den zweiten Motor 2, den ersten Differentialmotor 6, den zweiten Differentialmotor 20, die erste Bremsvorrichtung 7 und die zweite Bremsvorrichtung 18 übertragen. Um die erste ECU 21 zu betreiben und elektrische Leistung bzw. Strom an Transistoren des ersten Inverters 16 und des zweiten Inverters 22 zu liefern, hat das Fahrzeug Ve ferner eine erste Hilfsbatterie 24 als erste Stromquelle, deren Spannung niedriger ist als die der Speichervorrichtung 15.
Wenn es zu einem Fehler bzw. Ausfall im elektrischen System zwischen der ersten ECU 21 und der ersten Hilfsbatterie 24 oder dem ersten Inverter 16 kommt, werden die erste Parksperrvorrichtung 12 und die zweite Parksperrvorrichtung 19 durch eine zweite elektronische Steuereinheit (nachfolgend als „zweite ECU” abgekürzt) 25 als ein zweiter Controller zum Sicherstellen der Bremskraft gesteuert. Die zweite ECU 25 besteht ebenfalls hauptsächlich aus einem Mikrocomputer und Funktionen der zweiten ECU 25 sind in 4 dargestellt. Wie in 4 gezeigt ist, werden Signale, welche Zustände des Fahrzeugs Ve und Details hinsichtlich der Bedienung durch den Fahrer darstellen, ebenfalls an die zweite ECU übermittelt. Die zweite ECU 25 ist ausgestaltet, um eine Betätigung der ersten Parksperrvorrichtung 12 und der zweiten Parksperrvorrichtung 19 zu bestimmen, und Steuergrößen der ersten Parksperrvorrichtung 12 und der zweiten Parksperrvorrichtung 19 basierend auf eingehenden Signalen unter Verwendung von darin installierten Formeln und Kennfeldern zu berechnen. Die berechneten Steuergrößen werden an die erste Parksperrvorrichtung 12 und die zweite Parksperrvorrichtung 19 in Form von Steuersignalen übermittelt.
Diesbezüglich werden die Signale, welche Details hinsichtlich der Bedienung durch den Fahrer darstellen, beispielsweise eine auf das Bremspedal aufgebrachte Niederdrückkraft, das Niederdrücken des Bremspedals, sowie Istwerte bzw. Stromwerte der ersten Bremsvorrichtung 7 und der zweiten Bremsvorrichtung 18 an die zweite ECU 25 übermittelt. Auch werden Signale, welche das Fahrzeugverhalten darstellen, beispielsweise die Geschwindigkeit der Räder 3R, 3L und 4R und 4L, an die zweite ECU 25 übertragen. Die zweite ECU 25 ist insbesondere ausgestaltet, um die erste Parksperrvorrichtung 12 und die zweite Parksperrvorrichtung 19 basierend auf zumindest einer der folgenden Tatsachen zu betätigen: (i) das Fahrzeug Ve wurde länger als eine vorgegebene Zeitspanne geparkt; (ii) ein Schalter zur Betätigung des elektromagnetischen Aktuators 14 wird durch einen Fahrer oder Insassen betätigt; (iii) die Zündung ist während des Parkens ausgeschaltet; und (iv) zumindest eine von der ersten Bremsvorrichtung 7 und der zweiten Bremsvorrichtung 18 kann nicht aktiviert werden. Die zweite ECU 25 ist ferner konfiguriert, um basierend auf einer Niederdruckkraft und einem Niederdrücken des Bremspedals und der Geschwindigkeit der Räder 3R, 3L, 4R und 4L Sollbremskräfte zu berechnen, die von der ersten Parksperrvorrichtung 12 und der zweiten Parksperrvorrichtung 19 erreicht werden sollen, und die elektromagnetischen Aktuatoren (nicht dargestellt) der ersten Parksperrvorrichtung 12 und der zweiten Parksperrvorrichtung 19 mit Strom zu versorgen, um die berechnete Bremskraft zu erzielen. Um die zweite ECU 25 zu betreiben, und die erste Parksperrvorrichtung 12 sowie die zweite Parksperrvorrichtung 19 mit Strom zu versorgen, hat das Fahrzeug Ve ferner eine zweite Hilfsbatterie 26 als zweite Stromquelle. Das Steuersignal kann zwischen der ersten ECU 21 und der zweiten ECU 25 übertragen werden. Es ist beispielsweise möglich, dass die zweite ECU 25 arbeitet, wenn die erste ECU 21 ausfällt.
Die erste ECU 21 steuert somit integral die Drehmomente des ersten Motors 1, des zweiten Motors 2, des ersten Differentialmotors 6 und des zweiten Differentialmotors 20, sowie die Bremsmomente der ersten Bremsvorrichtung 7 und der zweiten Bremsvorrichtung 18. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist es daher möglich, die Komplexität zur Ausführung verschiedener Arten von kooperativer Steuerung zu verringern. In anderen Worten: das Steuersystem kann vereinfacht werden. Zudem kann, selbst wenn es zu einem Fehler bei der ersten ECU 21, der ersten Bremsvorrichtung 7 oder der zweiten Bremsvorrichtung 18 kommt, das Fahrzeug Ve durch die zweite ECU 25, die erste Parksperrvorrichtung 12 oder die zweite Parksperrvorrichtung 19 gestoppt werden.
Das Steuersystem der vorliegenden Anmeldung kann nicht nur bei einem Allradantrieb-Fahrzeug wie in 1 dargestellt verwendet werden, sondern auch bei einem frontgetriebenen Fahrzeug oder einem heck-getriebenen Fahrzeug. Bezugnehmend auf 5 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, bei welcher das Steuersystem der vorliegenden Anmeldung bei einem front-getriebenen Fahrzeug angewandt wird, bei welchem das rechte Vorderrad 3R und das linke Vorderrad 3L als Antriebsräder dienen. In der nachfolgenden Beschreibung wird auf eine detaillierte Darstellung der Elemente, die gleich jenen der in 1 gezeigten Ausführungsform sind, verzichtet. Bei dem in 5 gezeigten Fahrzeug Ve ist eine dritte Differentialeinheit 27 in der Mitte in Breitenrichtung in einem hinteren Teil des Fahrzeugs Ve angeordnet. Die dritte Differentialeinheit 27 ist so ausgestaltet, dass sie eine relative Rotation zwischen dem rechten Hinterrad 4R und dem linken Hinterrad 4L zulässt, und ihr Aufbau ist nicht auf einen bestimmten Aufbau begrenzt. Um unabhängig Bremskräfte, die auf das rechte Hinterrad 4R und das linke Hinterrad 4L aufgebracht werden, zu steuern, hat die dritte Differentialeinheit 27 eine dritte Bremsvorrichtung 28, die ebenfalls elektrisch gesteuert wird. Ein dritter Wechselrichter bzw. Inverter 29 ist elektrisch mit der ersten ECU 21 verbunden, sodass der dritten Bremsvorrichtung 28 vom dritten Inverter 29 ansprechend auf ein Steuersignal, das von der ersten ECU 21 übermittelt wird, Strom zugeführt wird.
Obgleich vorstehend eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung beschrieben wurde, ist für den Fachmann ersichtlich, dass die vorliegende Anmeldung nicht auf die beschriebene beispielhafte Ausführungsform beschränkt ist, sondern verschiedene Änderungen und Abwandlungen innerhalb der Idee und des Umfangs der vorliegenden Anmeldung gemacht werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015-251009 [0001]
WO 2015/008661 A [0003, 0019]

Claims

Steuersystem für eine Antriebseinheit, aufweisend: einen Antriebsmotor (1, 2); eine Differentialeinheit (5, 17, 27), die ein Drehmoment, das vom Antriebsmotor (1, 2) geliefert wird, an ein rechtes Rad (3R, 4R) und ein linkes Rad (3L, 4L) verteilt; und einen Differentialmotor (6, 20), der mit einem von Drehelementen der Differentialeinheit (5, 17, 27) verbunden ist und durch die Erzeugung eines Drehmoments ein Verteilungsverhältnis des Drehmoments, das von der Differentialeinheit (5, 17, 27) an das rechte Rad (3R, 4R) und das linke Rad (3L, 4L) verteilt wird, steuert; gekennzeichnet durch: einen Sensor (23), der zumindest einen von Fahrzeugzuständen wie einer Längsbeschleunigung, einer Querbeschleunigung, einer Giergeschwindigkeit, Geschwindigkeiten des rechten Rades (3R, 4R) und des linken Rades (3L, 4L) sowie Drehmomente des rechten Rades (3R, 4R) und des linken Rades (3L, 4L), und zumindest einen von Betätigungsbeträgen eines Gaspedals, eines Bremspedals und eines Lenkrads erfasst; eine Bremsvorrichtung (7, 18, 28), die mit einem Eingangselement der Differentialeinheit (5, 17, 27) oder einem Drehelement (9), das an dem Antriebsmotor (1, 2) angebracht ist, der mit der Differentialeinheit (5, 17, 27) verbunden ist, in Reibverbindung steht, um eine Bremskraft aufzubringen, und bei welcher die Bremskraft entsprechend einer daran angelegten elektrischen Leistung elektrisch gesteuert wird; und einen ersten Controller (21), der ausgestaltet ist, um zu berechnen: einen Sollfahrzustand, basierend auf dem Fahrzeugzustand und dem Betätigungsbetrag, die vom Sensor (23) erfasst werden; zumindest Sollantriebsmomente und Sollbremsmomente, die an das rechte Rad (3R, 4R) und das linke Rad (3L, 4L) angelegt werden sollen, basierend auf dem Sollfahrzustand; Ausgangsmomente des Antriebsmotors (1, 2) und des Differentialmotors (6, 20), basierend auf den Sollantriebsmomenten; und eine Bremskraft, die von der Bremsvorrichtung (7, 18, 28) aufgebracht werden soll, sowie ein Ausgangsmoment des Differentialmotors (6, 20), basierend auf den Sollbremsmomenten.
Steuersystem für eine Antriebseinheit nach Anspruch 1, weiter aufweisend: eine erste Stromquelle (24), die dem ersten Controller (21) elektrische Leistung zuführt; eine zweite Stromquelle (26), die von der ersten Stromquelle (24) unabhängig ist; eine Parksperrvorrichtung (12, 19), die eine Rotation eines jeden Drehelements stoppt, das in einem Leistungsübertragungsweg zwischen dem Antriebsmotor (1, 2) und den Rädern (3R, 4R, 3L, 4L) angeordnet ist; und einen zweiten Controller (25), der elektrisch mit der zweiten Stromquelle (26) verbunden ist, um die Parksperrvorrichtung (12, 19) zu steuern.