DE102017129148A1

DE102017129148A1 - Steuersystem für einen allradantrieb eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE102017129148A1
Application number: DE102017129148.2A
Authority: DE
Inventors: Derek Kempton WARD; Peter John Grutter; Nicholas Edward MCCUBBIN; Adam Joseph KRACH; Alex FISCHER; Martin KAMPE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2018-06-14
Also published as: US20180162398A1; US10150480B2; CN108215782A

Abstract

Ein Fahrzeug beinhaltet eine erste Achse, eine zweite Achse, eine Antriebswelle, einen Verbrennungsmotor, eine Kupplung und eine Steuerung. Die erste und die zweite Achse sind durch die Antriebswelle gekoppelt. Der Verbrennungsmotor ist dazu ausgelegt, Drehmoment in der ersten Achse zu erzeugen. Die Kupplung ist dazu ausgelegt, einen Ausgang der zweiten Achse zu trennen. Die Steuerung ist dazu programmiert, ein Drehmoment des Verbrennungsmotors derart zu verringern, dass ein erstes Achsendrehmoment weniger ist als der Schwellenwert, als Reaktion auf die Freigabe der Kupplung, die zu einem sich erhöhenden befohlenen Drehmoment zur ersten Achse führt, das größer ist als ein Schwellenwert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Steuersysteme für Fahrzeuge mit Allradantrieb.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge können Allradantriebssysteme beinhalten, die dazu ausgestaltet sind, die Steuerbarkeit der Fahrzeuge zu verbessern und Unbehagen des Fahrers zu verringern.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug beinhaltet eine erste Achse, eine zweite Achse, eine Antriebswelle, einen Verbrennungsmotor, eine Kupplung und eine Steuerung. Die erste und die zweite Achse sind durch die Antriebswelle gekoppelt. Der Verbrennungsmotor ist dazu ausgelegt, Drehmoment in der ersten Achse zu erzeugen. Die Kupplung ist dazu ausgelegt, einen Ausgang der zweiten Achse zu trennen. Die Steuerung ist dazu programmiert, ein Drehmoment des Verbrennungsmotors derart zu verringern, dass ein erstes Achsendrehmoment weniger ist als der Schwellenwert, als Reaktion auf die Freigabe der Kupplung, die zu einem sich erhöhenden befohlenen Drehmoment zur ersten Achse führt, das größer ist als ein Schwellenwert.
Ein Fahrzeug beinhaltet eine erste Achse, eine zweite Achse, eine Antriebswelle, eine erste Kupplung und eine Steuerung. Die erste und die zweite Achse sind durch die Antriebswelle gekoppelt. Die erste Kupplung ist dazu ausgelegt, einen Ausgang der zweiten Achse zu trennen. Die Steuerung ist dazu programmiert, ein erstes Achsendrehmoment auf weniger als den Schwellenwert zu verringern und die erste Kupplung zu öffnen, als Reaktion auf die Freigabe der ersten Kupplung, die zu einem sich erhöhenden befohlenen Drehmoment zur ersten Achse führt, das größer ist als ein Schwellenwert.
Ein Fahrzeug beinhaltet eine erste Achse, eine zweite Achse, eine Antriebsmaschine, eine Antriebswelle und eine Steuerung. Die erste und die zweite Achse weisen jeweils ein erstes und ein zweites Differential auf. Die Antriebsmaschine ist dazu ausgelegt, Drehmoment in der ersten Achse zu erzeugen. Die Antriebswelle ist durch eine erste Kupplung selektiv an einen Korb des ersten Differentials gekoppelt und ist fest an einen Korb des zweiten Differentials gekoppelt. Eine zweite Kupplung ist dazu ausgelegt, ein Antriebsrad von einem Ausgang des zweiten Differentials zu entkoppeln. Die Antriebswelle ist dazu ausgelegt, Drehmoment von der ersten Achse zur zweiten Achse zu übertragen, wenn die erste und die zweite Kupplung geschlossen sind. Die Steuerung ist dazu programmiert, ein Drehmoment der Antriebsmaschine so zu verringern, dass ein Drehmoment der ersten Achse weniger ist als der Schwellenwert und die erste und die zweite Kupplung zu öffnen, als Reaktion auf einen Befehl, die Antriebswelle zu trennen, was dazu führt, dass ein sich erhöhendes befohlenes Drehmoment zur ersten Achse größer ist als ein Schwellenwert.
Figurenliste

1 ist eine schematische Veranschaulichung eines repräsentativen Fahrzeugs und eines repräsentativen Fahrzeugantriebsstrangs;
2 ist eine Veranschaulichung des Fahrzeugs, das entlang eines gekrümmten Pfads fährt; und
3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern des Antriebsstrang des Fahrzeugs veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Hier werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Dementsprechend sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Basis, um einen Fachmann die verschiedenen Verwendungen der Ausführungsformen zu lehren. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert sein können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen aus veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung veranschaulicht, die für ein Fahrzeug 10 und einen Fahrzeugantriebsstrang 12 repräsentativ ist. Das Fahrzeug 10 kann ein Fahrzeug mit Allradantrieb (all-wheel drive - AWD) sein, bei dem der Antriebsstrang 12 dazu in der Lage ist, alle Räder des Fahrzeugs entweder permanent oder zuschaltbar anzutreiben. Der Antriebsstrang 12 beinhaltet Antriebsmaschinen oder Komponenten zur Krafterzeugung (d. h. Verbrennungsmotoren oder Elektromotoren) und das Kraftübertragungssystem. Bei dem Kraftübertragungssystem handelt es sich um die Gruppe von Komponenten, die Kraft an die Antriebsräder übertragen, mit Ausnahme der Komponenten zur Krafterzeugung. Im Gegensatz dazu gilt, dass der Antriebsstrang 12 sowohl die Komponenten zur Krafterzeugung als auch das Kraftübertragungssystem beinhaltet. Der Antriebsstrang 12 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 14 und ein Getriebe 16. Der Antriebsstrang 12 kann alternativ oder zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor 14 einen Elektromotor als Antriebsmaschine beinhalten. Falls ein Elektromotor als Alternative zu dem Verbrennungsmotor 14 verwendet wird, sollte er dazu ausgelegt sein, alle Funktionen des Verbrennungsmotors 14 wie hier beschrieben auszuführen. Das Getriebe 16 kann Zahnradanordnungen beinhalten, die dazu ausgelegt sind, mehrere Übersetzungsverhältnisse zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Getriebes 16 bereitzustellen. Der Verbrennungsmotor 14 ist mit dem Eingang des Getriebes 16 verbunden, während Komponenten des Kraftübertragungssystems, die dazu ausgelegt sind, Kraft an die Antriebsräder 18 zu übertragen, mit Ausgängen des Getriebes 16 verbunden sind. Der Verbrennungsmotor 14 kann mit dem Eingang des Getriebes durch einen Drehmomentwandler oder eine Anfahrkupplung verbunden sein.
Bei einer Zahnradanordnung handelt es sich um eine Reihe von rotierenden Elementen und Kupplungen, die dazu ausgelegt ist, für bestimmte Drehzahlbeziehungen zwischen Elementen zu sorgen. Für einige Drehzahlbeziehungen, die als feste Drehzahlbeziehungen bezeichnet werden, wird unabhängig vom Zustand der Kupplungen gesorgt. Eine Zahnradanordnung, die lediglich für feste Beziehungen sorgt, wird als feste Zahnradanordnung bezeichnet. Für andere Drehzahlbeziehungen wird lediglich dann gesorgt, wenn bestimmte Kupplungen vollständig eingekuppelt sind. Eine Zahnradanordnung, die selektiv für Drehzahlbeziehungen sorgt, wird als verschiebbare Zahnradanordnung bezeichnet. Ein Getriebe mit getrennter Übersetzung weist eine verschiebbare Zahnradanordnung auf, die selektiv für eine Vielfalt von Drehzahlverhältnissen zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle sorgt.
Eine Gruppe von Elementen ist fest aneinandergekoppelt, falls sie so eingeschränkt sind, dass sie unter allen Betriebsbedingungen als eine Einheit rotieren. Elemente können durch Keilverbindungen, Schweißen, Einpressen, Zerspanen aus einem gemeinsamen Feststoff oder andere Mittel fest gekoppelt sein. Es kann zu leichten Variationen in der Drehverschiebung zwischen fest gekoppelten Elementen, wie etwa zur Verschiebung aufgrund von Spiel oder Wellenelastizität, kommen. Im Gegensatz dazu sind zwei Elemente selektiv durch eine Kupplung gekoppelt, wenn die Kupplung sie so einschränkt, dass sie als eine Einheit rotieren, wenn die Kupplung vollständig eingekuppelt ist, und es ihnen freisteht, bei mindestens einer anderen Betriebsbedingung mit unterschiedlichen Drehzahlen zu rotieren. Zu Kupplungen gehören aktiv gesteuerte Vorrichtungen wie etwa hydraulisch oder elektrisch betätigte Kupplungen und passive Vorrichtungen wie etwa Einwegkupplungen. Eine Kupplung, die ein Element durch selektives Verbinden des Elements mit einer festen Komponente wie etwa einem Getriebegehäuse gegen Drehung hält, kann als Bremse bezeichnet werden.
Das Getriebe 16 kann ein Achsgetriebe sein, das sowohl Zahnradelemente, die mehrere Übersetzungsverhältnisse zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Getriebes 16 bereitstellen, und ein Differential, das als das Vorderachsdifferential 20 bezeichnet werden kann, beinhaltet. Das Vorderachsdifferential 20 kann den Ausgang des Getriebes 16 umfassen. Das Vorderachsdifferential 20 beinhaltet einen Korb 22, Planetenräder (oder Kegelräder) 24, die drehbar an den Korb 22 gekoppelt sind, und Ausgangswellen (oder Halbwellen) 26, die Kegelräder 28 beinhalten, die mit den Planetenrädern 24 in Eingriff stehen. Die Ausgangswellen 26 sind jeweils fest an ein Antriebsrad 18 gekoppelt. Das Fahrzeug 10 kann zudem eine Kraftübertragungseinheit (power transfer unit - PTU) 30 beinhalten. Die PTU 30 kann auch als Abtriebseinheit bezeichnet werden. Die PTU 30 kann ein Hohlrad 32 beinhalten, das durch die Kraftübertragungseinheitskupplung (PTU-Kupplung) 34 selektiv an den Korb 22 gekoppelt ist. Die PTU-Kupplung 34 kann eine Klauenkupplung sein. Gemeinsam können das Vorderachsdifferential 20 (einschließlich des Korbs 22, der Planetenräder 24, Ausgangswellen 26, Kegelräder 28 etc.) und die PTU 30 (einschließlich des Hohlrads 32 und der PTU-Kupplung 34) als Vorderachse 36 bezeichnet werden. Die Vorderachse 36 kann zudem die Antriebsräder 18, die fest an die Ausgangswellen 26 gekoppelt sind, beinhalten oder nicht. Die Ausgangswellen 26 und der Korb 22 können alle als Ausgänge der Vorderachse 36 fungieren. Der Verbrennungsmotor 14 (oder eine andere Antriebsmaschine) kann dazu ausgelegt sein, Kraft und/oder Drehmoment zu erzeugen und an die Vorderachse 36 zu übertragen.
Eine Antriebswelle 38 kann dazu ausgelegt sein, die Vorderachse 36 an eine Hinterachse 40 zu koppeln. Konkreter kann die Antriebswelle 38 ein erstes Kegelrad 42, das mit dem Hohlrad 32 in der PTU 30 in Eingriff steht, und ein zweites Kegelrad 44, das mit einem Hohlrad 46 in Eingriff steht, das an einem Korb 48 eines Hinterachsdifferentials 50 befestigt ist, beinhalten. Das Hinterachsdifferential 50 beinhaltet ebenfalls Planetenräder (oder Kegelräder) 52, die drehbar an den Korb 48 gekoppelt sind, und Ausgangswellen (oder Halbwellen) 54, die Kegelräder 56 beinhalten, die mit den Planetenrädern 52 in Eingriff stehen. Die Ausgangswellen 54 sind jeweils fest an ein Antriebsrad 18 gekoppelt. Eine der Halbwellen 54 beinhaltet eine Heckantriebseinheitskupplung (RDU-Kupplung; rear drive unit - RDU) 58, die dazu ausgelegt ist, eines der Antriebsräder 18 von dem Hinterachsdifferential 50 zu koppeln und zu entkoppeln. Gemeinsam können das Hinterachsdifferential 50 (einschließlich des Hohlrads 46, Korbs 48, der Planetenräder 52, Ausgangswellen 54, Kegelräder 56 etc.) und die RDU-Kupplung 58 als Hinterachse 40 bezeichnet werden. Die Hinterachse 40 kann zudem die Antriebsräder 18, die fest an die Ausgangswellen 54 gekoppelt sind, beinhalten oder nicht. Gemeinsam können das Hinterachsdifferential 50 (einschließlich des Hohlrads 46, Korbs 48, der Planetenräder 52, Ausgangswellen 54, Kegelräder 56 etc.) und die RDU-Kupplung 58, mit Ausnahme der Antriebsräder 18, als Heckantriebseinheit (RDU) bezeichnet werden. Wenn sich die PTU-Kupplung 34 und die RDU-Kupplung 58 beide in geschlossenen Positionen befinden, werden Kraft und/oder Drehmoment, die durch den Verbrennungsmotor 14 erzeugt werden, über die Antriebswelle 38 von der Vorderachse 36 an die Hinterachse 40 übertragen.
Die Vorderachse 36 kann als die erste Achse bezeichnet werden, während die Hinterachse 40 als die zweite Achse bezeichnet wird, oder umgekehrt. Das Vorderachsdifferential 20 kann als das erste Differential bezeichnet werden, während das Hinterachsdifferential 50 als das zweite Differential bezeichnet wird, oder umgekehrt. Der Korb 20, die Planetenräder 24 und die Kegelräder 28 des Vorderachsdifferentials 20 können als der erste Korb, der erste Satz Planetenräder bzw. der erste Satz Kegelräder bezeichnet werden, während der Korb 48, die Planetenräder 52 und die Kegelräder 56 des Hinterachsdifferentials 50 als der zweite Korb, der zweite Satz Planetenräder bzw. der zweite Satz Kegelräder bezeichnet werden können, oder umgekehrt. Die Ausgangswellen (oder Halbwellen) 26 des Vorderachsdifferentials 20 können als die erste und zweite Ausgangswelle (oder Halbwelle) bezeichnet werden, während die Ausgangswellen (oder Halbwellen) 54 des Hinterachsdifferentials 50 als die dritte und vierte Ausgangswelle (oder Halbwelle) bezeichnet werden können, oder umgekehrt. Die RDU-Kupplung 58 kann als die erste Kupplung bezeichnet werden, während die PTU-Kupplung 34 als die zweite Kupplung bezeichnet werden kann, oder umgekehrt.
Wenn sich die PTU-Kupplung 30 und die RDU-Kupplung 58 beide derart in offenen Positionen befinden, dass das Hohlrad 32 von dem Korb 22 entkoppelt wird und eines der Antriebsräder von dem Hinterachsdifferential 50 entkoppelt wird, können parasitäre Verluste innerhalb des Antriebssystems verringert werden, da bestimmte Zwischenkomponenten vom Antriebsstrang 12 getrennt werden und aufhören zu rotieren. Konkret hören das Hohlrad 32, die Antriebswelle 38 und der Korb 48 des Hinterachsdifferentials 50 alle auf zu rotieren, wenn sich die PTU-Kupplung 30 und die RDU-Kupplung 58 beide in offenen Positionen befinden, was parasitäre Verluste verringert und die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs 10 insgesamt erhöht.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet ferner eine zugehörige Steuerung 60, wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (powertrain control unit - PCU). Obwohl sie als eine Steuerung veranschaulicht ist, kann die Steuerung 60 Teil eines größeren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuerungen in dem gesamten Fahrzeug 10, wie etwa eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC), gesteuert werden. Es versteht sich daher, dass die Steuerung 60 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine „Steuerung“ bezeichnet werden können, die verschiedene Aktoren als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen von verschiedenen Komponenten zu steuern.
Die Steuerung 60 kann dazu ausgelegt sein, Signale zu empfangen, die die Raddrehzahl jedes einzelnen Antriebsrad 18 angeben. Die Steuerung 60 kann die Signale von Drehzahlsensoren 62 empfangen, die dazu ausgelegt sind, die Drehzahl für jedes einzelne Antriebsrad 18 zu bestimmen. Die Steuerung 60 kann einen Algorithmus beinhalten, der dazu ausgelegt ist, die Drehzahl für jedes einzelne Antriebsrad 18 in lineare Geschwindigkeit umzuwandeln.
Die Steuerung 60 kann dazu ausgelegt sein, die Kraft-, Drehmoment- und/oder Drehzahlausgabe des Verbrennungsmotors 14 (oder anderer Antriebsmaschinen wie etwa Elektromotoren in Elektro- oder Hybridfahrzeugen) auf Grundlage einer Eingabe durch ein Gas- und/oder ein Bremspedal oder eines anderen Zustands oder einer anderen Bedingung zu steuern, die bzw. der eine Einstellung der Kraft-, Drehmoment- und/oder Drehzahlausgabe des Verbrennungsmotors 14 (oder der anderen Antriebsmaschine) erfordert. Die Steuerung 60 kann ferner dazu ausgelegt sein, verschiedene Funktionen des Getriebes 16 wie etwa Schalten auf Grundlage von verschiedenen Eingaben zu steuern, zu denen Gas- und/oder Bremspedaleingabe, eine Anforderung von regenerativem Bremsen (bei Fahrzeugen, die elektrische Generatoren beinhalten, die zum Wiederaufladen einer Batterie ausgelegt sind), andere Eingaben des Fahrzeugführers (wie etwa Ändern der Position eines Getriebegangwählhebels) etc. gehören.
Die Steuerung 60 kann dazu ausgelegt sein, Reibungsbremsen 64 (oder Betätigungselemente davon) auf Grundlage einer Eingabe von dem Bremspedal oder eines anderen Zustands oder einer anderen Bedingung des Fahrzeugs 10 zu steuern, die bzw. der Bremsen erfordern kann. Zusätzlich kann die Steuerung 60 dazu ausgelegt sein, die PTU-Kupplung 34 (oder Betätigungselemente davon) und die RDU-Kupplung 58 (oder Betätigungselemente davon) zu steuern. Die Betätigungselemente können Elektromotoren, Elektromagnete, mit einem Hydraulikzylinder verbundene Ventile, mit einem Pneumatikzylinder verbundene Ventile oder jegliche andere auf dem Fachgebiet bekannte Betätigungselemente sein. Konkreter kann die Steuerung 60 dazu ausgelegt sein, sowohl die PTU-Kupplung 34 als auch die RDU-Kupplung 58 auf Grundlage einer Notwendigkeit des Verringerns von parasitären Verlusten und erhöhter Kraftstoffeffizienz zu öffnen. Alternativ kann die Steuerung 60 dazu ausgelegt sein, sowohl die PTU-Kupplung 34 als auch die RDU-Kupplung 58 auf Grundlage einer Notwendigkeit zum Bereitstellen von Kraft an die Antriebsräder 18 sowohl der Vorderachse 36 als auch der Hinterachse 40 zu schließen.
Die Steuerung 60 kann einen Mikroprozessor oder einen Hauptprozessor (central processing unit - CPU) beinhalten, der mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien verbunden ist. Zu computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können flüchtige und nichtflüchtige Speicher zum Beispiel in Festwertspeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM) und Keep-Alive-Speicher (KAM) gehören. Bei einem KAM handelt es sich um einen Dauer- oder nichtflüchtigen Speicher, der zum Speichern verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während die CPU heruntergefahren wird. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung einer Reihe von bekannten Speichervorrichtungen umgesetzt sein, wie etwa PROMs (programmierbare Festwertspeicher), EPROMs (elektronische PROM), EEPROMs (elektronische löschbare PROM), Flash-Speicher oder anderen elektronischen, magnetischen, optischen oder Kombi-Speichervorrichtungen, die zum Speichern von Daten in der Lage sind, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuerung zum Steuern des Verbrennungsmotors 14 oder Fahrzeugs 10 verwendet werden.
Die Steuerlogik oder die von der Steuerung 60 ausgeführten Funktionen können in einer oder mehreren Figuren durch Ablaufdiagramme, Verläufe oder ähnliche Diagramme dargestellt sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder eine repräsentative Steuerlogik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, umgesetzt werden können bzw. kann. Demnach können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Wenngleich sie nicht immer ausdrücklich veranschaulicht sind, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der bestimmten verwendeten Verarbeitungsstrategie wiederholt ausgeführt werden können. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht notwendigerweise erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen, und soll vielmehr die Veranschaulichung und Beschreibung erleichtern. Die Steuerlogik kann hauptsächlich in Software umgesetzt sein, die durch eine mikroprozessorbasierte Fahrzeug-, Verbrennungsmotor-, Getriebe-, Achsgetriebe- und/oder Antriebsstrangsteuerung, wie etwa die Steuerung 60, ausgeführt wird. Selbstverständlich kann die Steuerlogik in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung in Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen umgesetzt sein. Bei einer Umsetzung in Software kann die Steuerlogik in einer bzw. einem oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt sein, auf denen Daten gespeichert sind, die Code oder Anweisungen darstellen, der bzw. die durch einen Computer zum Steuern des Fahrzeugs oder seiner Teilsysteme ausgeführt wird bzw. werden. Zu den computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere einer Reihe von bekannten physikalischen Vorrichtungen gehören, die ausführbare Anweisungen und zugehörige Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen elektronisch, magnetisch und/oder optisch speichern.
Die Steuerung 60 kann dazu ausgelegt sein, über elektrische Signale verschiedene Zustände oder Bedingungen der verschiedenen in 1 veranschaulichten Fahrzeugkomponenten zu empfangen. Die elektrischen Signale können der Steuerung 60 über Eingangskanäle von den verschiedenen Komponenten geliefert werden. Zusätzlich können die von den verschiedenen Komponenten empfangenen elektrischen Signale eine Anfrage oder einen Befehl zum Verändern oder Ändern eines Zustands einer oder mehrerer der jeweiligen Komponenten des Fahrzeugs 10 angeben. Die Steuerung 60 beinhaltet Ausgangskanäle, die dazu ausgelegt sind, Anfragen oder Befehle (über elektrische Signale) an die verschiedenen Fahrzeugkomponenten auszugeben. Die Steuerung 60 beinhaltet eine Steuerlogik und/oder Algorithmen, die dazu ausgelegt sind, die über die Ausgangskanäle ausgegebenen Anfragen oder Befehle auf Grundlage der Anfragen, Befehle, Bedingungen oder Zustände der verschiedenen Fahrzeugkomponenten zu erzeugen.
Die Eingangskanäle und Ausgangskanäle sind in 1 als gestrichelte Linien veranschaulicht. Es versteht sich, dass eine einzelne gestrichelte Linie sowohl einen Eingangskanal als auch einen Ausgangskanal in ein einzelnes oder aus einem einzelnen Element darstellen kann. Darüber hinaus kann ein Ausgangskanal in ein Element als ein Eingangskanal für ein anderes Element und umgekehrt fungieren.
Es versteht sich, dass die in 1 beschriebene Fahrzeugkonfiguration lediglich beispielhaften Charakters ist und nicht einschränkend sein soll. Andere nicht hybride, elektrische oder hybride Fahrzeugkonfigurationen sollten als hierin offenbart betrachtet werden. Zu anderen Fahrzeugkonfigurationen können unter anderem Folgende gehören: Mikrohybridfahrzeuge, Reihenhybridfahrzeuge, Parallelhybridfahrzeuge, Reihen-ParallelHybridfahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV), Brennstoffzellen-Hybridfahrzeuge, batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEV) oder eine beliebige andere einem Durchschnittsfachmann bekannte Fahrzeugkonfiguration.
Die RDU-Kupplung 58 kann verwendet werden, um die Menge von Antriebsstrangdrehmoment einzustellen, die von der Hinterachse 40 an die Antriebsräder 18 der Hinterachse 40 übertragen werden kann. Falls die RDU-Kupplung 58 oder ein anderer Mechanismus, der das Drehmomentniveau der Hinterachse 40 beeinträchtigt, eine Menge von Drehmoment schnell reduziert, die über die Hinterachse 40 übertragen werden kann, kann die Vorderachse 36 schnell zum alleinigen Ziel des gesamten Drehmoments werden, das vom Antriebsstrang 12 erzeugt wird. Das Erhöhen des Drehmoments, das zur Vorderachse 36 geleitet wird, kann zu Raddrehung (oder Radschlupf) der Antriebsräder 18 auf der Vorderachse 36 führen, was zu Verlusten von lateraler Traktion auf einem der Antriebsräder 18 auf der Vorderachse 36 führen kann. Falls das Fahrzeug 10 entlang eines gekrümmten Pfads fährt, kann der Verlust der lateralen Traktion auf den Antriebsrädern 18 auf der Vorderachse 36 zu Untersteuerung führen. Dies kann wiederum das Fahrzeug 10 dazu veranlassen, von dem durch den Fahrer geplanten gekrümmten Pfad abzuweichen.
Es versteht sich ebenfalls, dass die Konfiguration in 1 umgekehrt werden könnte, wenn das Fahrzeug primär von der Hinterachse angetrieben wird. Zum Beispiel können der Verbrennungsmotor 14 (oder die Antriebsmaschine), das Getriebe 16, das Differential 20, die PTU-Kupplung 34 und jegliche andere Komponente, die in 1 mit der Vorderachse 36 verbunden ist oder Teil von ihr ist, Teil von oder verbunden mit einer Hinterachse sein, wobei das Differential 50, ein Äquivalent der RDU-Kupplung 58, und jegliche andere Komponente, die in 1 mit der Hinterachse 40 verbunden ist oder Teil von ihr ist, Teil von oder verbunden mit einer Vorderachse sein könnte. Diese alternative umgekehrte Konfiguration kann ebenfalls die Antriebswelle 38 beinhalten, die die Vorder- und die Hinterachse koppelt.
In der umgekehrten Konfiguration kann die RDU-Kupplung 58 verwendet werden, um die Menge von Antriebsstrangdrehmoment einzustellen, die von einer Vorderachse an die Antriebsräder der Vorderachse übertragen werden kann. Falls die RDU-Kupplung 58 oder ein anderer Mechanismus, der das Drehmomentniveau der Vorderachse beeinträchtigt, die Menge von Drehmoment schnell reduziert, die über die Vorderachse übertragen werden kann, kann eine Hinterachse schnell zum alleinigen Ziel des gesamten Drehmoments werden, das vom Antriebsstrang 12 erzeugt wird. Das Erhöhen des Drehmoments, das zu einer Hinterachse geleitet wird, kann zu Raddrehung (oder Radschlupf) der Antriebsräder 18 auf der Hinterachse führen, was zu Verlusten von lateraler Traktion auf einem der Antriebsräder 18 auf der Hinterachse führen kann. Falls das Fahrzeug 10 entlang eines gekrümmten Pfads fährt, kann der Verlust der lateralen Traktion auf den Antriebsrädern 18 auf der Hinterachse zu Übersteuerung führen. Dies kann wiederum das Fahrzeug 10 dazu veranlassen, von dem durch den Fahrer geplanten gekrümmten Pfad abzuweichen.
Eine schnelle Reduzierung des Drehmoments, das von der Vorder- oder Hinterachse (je nach Konfiguration) übertragen wird, kann aus Systemfehlern resultieren, die von den mechanischen Komponenten, elektronischer Hardware oder Software des Antriebsstrangs 12 oder der Steuerung 60 stammen. Die schnelle Reduzierung des Drehmoments, der von der Achse übertragen wird, kann ebenfalls verursacht werden, falls die Steuerung 60, während sie in einem AWD-Fahrmodus ist, der Achse eine Drehmomentreduzierung befiehlt, durch Reduzieren der Drehmomentkapazität der RDU-Kupplung, oder falls die Steuerung 60 dem Fahrzeug 10 befiehlt, den AWD-Modus zu verlassen, indem die PTU-Kupplung 34 und die RDU-Kupplung 58 geöffnet werden, um die Antriebswelle 38 und andere Zwischenkomponenten des Antriebsstrangs 12 zu trennen, um die parasitären Verluste, wie oben beschrieben, zu verringern.
Unter Bezugnahme auf 2 ist das Fahrzeug 10 entlang eines gekrümmten Pfads 66 fahrend veranschaulicht. Das Fahrzeug 10 bleibt auf dem gewünschten gekrümmten Pfad 66, so lange die Menge von lateraler Kraft, die der Reifen auf das Fahrzeug anwendet, F_Reifen, der Kraft F_Kurve, die die Kurve auf das Fahrzeug anwendet, entspricht und ihr gegenteilig ist. Im Wesentlichen ist die laterale Kraft, die der Reifen auf das Fahrzeug anwendet, F_Reifen, gleich einer Zentrifugalkraft, die auf das Fahrzeug 10 wirkt, wobei die Kraft, die die Kurve auf das Fahrzeug 10 anwendet, F_Kurve, gleich einer Zentripetalkraft ist, die auf das Fahrzeug 10 wirkt. Die Kraft, die die Kurve auf das Fahrzeug 10 anwendet, F_Kurve, und die laterale Kraft, die der Reifen auf das Fahrzeug anwendet, F_Reifen, können Funktionen von lateraler Beschleunigung des Fahrzeugs, Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Reifenhaftung an die Oberfläche, über die der Reifen fährt, und des Drehmoments, das auf die Räder ausgeübt wird, sein. Es wird gezeigt, dass ein Fahrzeug, das eine Untersteuerungsbedingung 68 erfährt, vom gekrümmten Pfad 66 abweicht, da die schnelle Übertragung von Drehmoment auf die Vorderachse Schlupf in den Vorderrädern verursacht, was zu einem Differential zwischen der lateralen Kraft, die der Reifen auf das Fahrzeug anwendet, F_Reifen, und der Kraft, die die Kurve auf das Fahrzeug anwendet, F_Kurve, führt. Es wird gezeigt, dass ein Fahrzeug, das eine Übersteuerungsbedingung 70 erfährt, vom gekrümmten Pfad 66 abweicht, da die schnelle Übertragung von Drehmoment auf die Hinterachse Schlupf in den Hinterrädern verursacht, was zu einem Differential zwischen der lateralen Kraft, die der Reifen auf das Fahrzeug anwendet, F_Reifen, und der Kraft, die die Kurve auf das Fahrzeug anwendet, F_Kurve, führt.
Unter Bezugnahme auf 3 a ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 des Steuerns des Antriebsstrangs 12 des Fahrzeugs 10 veranschaulicht. Das Verfahren 100 kann als ein Algorithmus und/oder eine Steuerlogik in der Steuerung 60 gespeichert sein. Die Steuerung 60 kann dazu ausgelegt sein, das Verfahren 100 durch Senden von elektrischen Signalen an zahlreiche Komponenten (oder Betätigungselemente davon) des Fahrzeugs 10 über Ausgangskanäle, als Reaktion auf Empfangen von elektrischen Signalen von zahlreichen Komponenten des Fahrzeugs 10 über Eingangskanäle, auszuführen.
Das Verfahren 100 wird beim Startblock 102 eingeleitet. Das Verfahren 100 kann eingeleitet werden, wenn das Fahrzeug 10 in einen AWD-Modus übergeht, in dem die PTU-Schaltung 34 geschlossen ist und die RDU-Schaltung 58 gesteuert ist, um das Drehmoment einzustellen, das von der Vorderachse 36 auf die Hinterachse 40 über die Antriebswelle 38 übertragen ist. Nach der Einleitung fährt das Verfahren 100 mit dem Entscheidungsblock 104 fort, in dem bestimmt wird, ob eine bestehende Bedingung vorhanden ist, die das Freigeben der RDU-Kupplung 58 anfordert, was zu einem sich erhöhenden befohlenen Drehmoment der Vorderachse 36 führt. Eine Freigabe der RDU-Kupplung 58 kann derartiges Verringern der Betätigungskraft auf die RDU-Kupplung 58 bezeichnen, dass die Drehmomentkapazität der RDU-Kupplung 58 verringert wird, oder vollständiges Öffnen der RDU-Kupplung 58, so dass null Drehmoment von der Vorderachse 36 zur Hinterachse 40 über die Antriebswelle 38 strömt. Das Einstellen (entweder Erhöhen oder Reduzieren) der Drehmomentkapazität der RDU-Kupplung 58 kann von der Steuerung 60 befohlen werden, wenn sich das Fahrzeug 10 im AWD-Modus befindet, um sicherzustellen, dass Drehmoment richtig auf die Antriebsräder 18 des Fahrzeugs 10 verteilt ist. Richtige Verteilung von Drehmoment auf die Antriebsräder 18 kann das Erhöhen von Drehmoment auf konkrete Antriebsräder 18 und gleichzeitig Verringern von Drehmoment auf andere Antriebsräder 18 erfordern, um Radschlupf und/oder erhöhte Traktion an einem oder mehreren bestimmten Antriebsrädern 18 zu vermeiden. Vollständiges Öffnen der RDU-Kupplung 58, so dass null Drehmoment von der Vorderachse 36 zur Hinterachse 40 über die Antriebswelle 38 strömt, kann von der Steuerung 60 befohlen werden, wenn es erwünscht ist, den AWD-Modus zu verlassen. Das Verlassen des AWD-Modus kann ebenfalls das Öffnen der PTU-Kupplung 34 erfordern, um parasitäre Verluste durch Trennen konkreter Zwischenkomponenten, einschließlich der Antriebswelle 38, vom Antriebsstrang 12 wie oben beschrieben zu reduzieren.
Falls bei einem Entscheidungsblock 104 bestimmt wird, dass es keine bestehende Bedingung gibt, die das Freigeben der RDU-Kupplung 58 erfordert, was zu einem sich erhöhenden befohlenen Drehmoment auf die Vorderachse 36 führt, fährt das Verfahren 100 mit einem Entscheidungsblock 105 fort, in dem bestimmt wird, ob die RDU-Kupplung 58 unbeabsichtigt oder wegen eines Systemfehlers freigibt. Das Freigeben der RDU-Kupplung 58, ob Reduzieren der Drehmomentkapazität zum vollständigen Öffnen der RDU-Kupplung 58, kann aus Systemfehlern resultieren, die von den mechanischen Komponenten, elektronischer Hardware oder Software des Antriebsstrangs 12 oder der Steuerung 60 stammen. Falls bei einem Entscheidungsblock 105 bestimmt werden sollte, dass die RDU-Kupplung 58 nicht unbeabsichtigt oder wegen eines Systemfehlers freigibt, endet das Verfahren 100 bei einem Block 106. Falls, zurück bei Entscheidungsblock 104, bestimmt wird, dass es eine bestehende Bedingung gibt, die das Freigeben der RDU-Kupplung 58 erfordert, was zu einem sich erhöhenden befohlenen Drehmoment auf die Vorderachse 36 führt, fährt das Verfahren 100 mit einem Entscheidungsblock 108 fort, in dem bestimmt wird, ob das Freigeben der RDU-Kupplung 58 das Drehmoment auf die Vorderachse 36 derart erhöht, dass das Drehmoment auf die Vorderachse 36 einen Schwellenwert übersteigt (oder größer als er ist). Der Schwellenwert kann einem Drehmomentwert entsprechen, über dem es zu einer lateralen Schlupfbedingung in den Antriebsrädern 18 der Vorderachse 36 führt. Insbesondere kann der Schwellenwert einem Drehmomentwert entsprechen, über dem es zu einer lateralen Schlupfbedingung in den Antriebsräder 18 der Vorderachse 36 während eines Drehmanövers des Fahrzeugs 10 führt. Falls das Freigeben der RDU-Kupplung 58 das Drehmoment zur Vorderachse 36 nicht derart erhöht, dass das Drehmoment der Vorderachse 36 größer ist als der Schwellenwert, fährt das Verfahren 100 mit Block 110 fort, in dem die RDU-Kupplung 58 freigegeben wird. Die PTU-Kupplung 34 kann ebenfalls bei Block 110 freigegeben werden, falls das Fahrzeug 10 den AWD-Modus verlässt, um parasitäre Verluste durch Trennen der konkreten Zwischenkomponenten, einschließlich der Antriebswelle 38, vom Antriebsstrang 12 zu verringern.
Falls das Freigeben der RDU-Kupplung 58 das Drehmoment zur Vorderachse 36 derart erhöht, dass das Drehmoment der Vorderachse 36 größer ist als der Schwellenwert, fährt das Verfahren 100 mit Block 112 fort, in dem die RDU-Kupplung 58 an der Freigabe gehindert wird. Das Verfahren 100 geht dann zu Block 114 über, in dem das an die Vorderachse 36 befohlene Drehmoment auf einen Wert reduziert wird, der weniger ist als der Schwellenwert. Das an die Vorderachse 36 befohlene Drehmoment kann reduziert werden, indem das auf die Vorderachse 36 durch den Verbrennungsmotor 14 oder die Antriebsmaschine ausgeübte Drehmoment reduziert wird. Sobald das an die Vorderachse 36 befohlene Drehmoment auf einen Wert reduziert ist, der kleiner ist als der Schwellenwert, geht das Verfahren 100 zu Block 116 über, in dem der RDU-Kupplung 58 das Freigeben befohlen wird. Die PTU-Kupplung 34 kann ebenfalls bei Block 116 freigegeben werden, falls das Fahrzeug 10 den AWD-Modus verlässt, um parasitäre Verluste durch Trennen der konkreten Zwischenkomponenten, einschließlich der Antriebswelle 38, vom Antriebsstrang 12 zu verringern. Sobald die RDU-Kupplung 58 bei Block 116 freigegeben ist, endet das Verfahren 100 bei Block 106.
Falls, zurück bei Entscheidungsblock 105, bestimmt wird, dass die RDU-Kupplung 58 unbeabsichtigt oder wegen eines Systemfehlers freigegeben wird, geht das Verfahren zu einem Block 114 über, in dem das an die Vorderachse 36 befohlene Drehmoment auf einen Wert reduziert wird, der weniger ist als der in Block 108 bestimmte Schwellenwert. Das Verfahren 100 kann dann bei Block 116 den Schritt überspringen und bei Block 106 enden. Alternativ kann das Verfahren 100 den Schritt des Befehlens der RDU-Kupplung 58, bei Block 116 freizugeben, vervollständigen (obwohl sie bereits unbeabsichtigt freigegeben wurde), bevor es bei Block 106 endet, so dass die Steuerung 60 die bestehende Bedingung der RDU-Kupplung 58 korrekt markiert, während danach zusätzliche Steuerungsbefehle an zahlreiche Fahrzeugsysteme ausgegeben werden.
Es versteht sich, dass das Verfahren 100 ebenfalls auf die oben beschriebene umgekehrte Konfiguration angewendet werden kann. In der umgekehrten Konfiguration erhöht das Freigeben der RDU-Kupplung 58 das befohlene Drehmoment auf die Hinterachse statt die Vorderachse. Daher ist das Drehmoment der Hinterachse in der umgekehrten Konfiguration gemäß des Verfahrens gesteuert, um gemäß des Verfahrens 100 die Freigabe der RDU-Kupplung 58, und der PTU-Kupplung 34 zeitlich korrekt durchzuführen, falls das Fahrzeug 10 den AWD-Modus verlässt.
Es versteht sich, dass das Ablaufdiagramm in 3 lediglich dem Zwecke der Veranschaulichung dient und dass das Verfahren 100 nicht als auf das Ablaufdiagramm in 3 beschränkt ausgelegt werden soll. Einige Schritte des Verfahrens 100 können neu angeordnet werden, während andere gänzlich entfallen können.
Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie vorstehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Während verschiedene Ausführungsformen so beschrieben sein könnten, dass sie Vorteile bereitstellen oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Eigenschaften bevorzugt werden, wird der Durchschnittsfachmann jedoch erkennen, dass eines oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, welche von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Als solches liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine erste und eine zweite Achse, die durch eine Antriebswelle gekoppelt sind; einen Verbrennungsmotor, der dazu ausgelegt ist, Drehmoment in der ersten Achse zu erzeugen; eine Kupplung, die dazu ausgelegt ist, einen Ausgang der zweiten Achse zu trennen; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, ein Drehmoment des Verbrennungsmotors derart zu verringern, dass ein erstes Achsendrehmoment weniger ist als der Schwellenwert, als Reaktion auf die Freigabe der Kupplung, die zu einem sich erhöhenden befohlenen Drehmoment zur ersten Achse führt, das größer ist als ein Schwellenwert.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, der Kupplung zu befehlen, geschlossen zu bleiben, bis das Drehmoment des Verbrennungsmotors derart reduziert ist, dass das erste Achsendrehmoment weniger ist als das Drehmoment, als Reaktion auf die Freigabe der Kupplung, die zu einem sich erhöhenden befohlenen Drehmoment zur ersten Achse führt, das größer ist als ein Schwellenwert.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, die Kupplung zu öffnen, als Reaktion darauf, dass das Drehmoment des Verbrennungsmotors derart reduziert wird, dass das erste Achsendrehmoment weniger ist als der Schwellenwert.
Fahrzeug nach Anspruch 3, das ferner eine Klauenkupplung umfasst, die dazu ausgelegt ist, die erste Achse von der Antriebswelle zu trennen, und wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, die Klauenkupplung zu öffnen, als Reaktion darauf, dass das Drehmoment des Verbrennungsmotors derart reduziert wird, dass das erste Achsendrehmoment weniger ist als der Schwellenwert.
Fahrzeug nach Anspruch 2, das ferner Antriebsräder umfasst, die an Ausgaben der ersten Achse gesichert sind, und wobei der Schwellenwert einem Drehmomentwert entspricht, über dem es während einem Drehmanöver zu einer lateralen Schlupfbedingung in den Antriebsrädern führt.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Freigabe der Kupplung einem Befehl entspricht, einen Allradantrieb-Fahrmodus zu verlassen.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Freigabe der Kupplung einem Befehl an die zweite Achse entspricht, den Drehmoment zu verringern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Freigabe der Kupplung einem Systemfehler entspricht, der eine standardmäßig geöffnete Position der Kupplung auslöst.
Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine erste und eine zweite Achse, die durch eine Antriebswelle gekoppelt sind; eine erste Kupplung, die dazu ausgelegt ist, einen Ausgang der zweiten Achse zu trennen; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, ein erstes Achsendrehmoment auf weniger als den Schwellenwert zu verringern und die erste Kupplung zu öffnen, als Reaktion auf die Freigabe der ersten Kupplung, die zu einem sich erhöhenden befohlenen Drehmoment zur ersten Achse führt, das größer ist als ein Schwellenwert.
Fahrzeug nach Anspruch 9, das ferner eine Antriebsmaschine umfasst, die dazu ausgelegt ist, Drehmoment in der ersten Achse zu erzeugen, und wobei das erste Achsendrehmoment durch Verringern des Antriebsmaschinendrehmoment auf weniger als den Schwellenwert verringert wird.