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Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung einer Antriebsmomentverteilung für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen System.
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Zur Erhöhung der Fahrzeugsicherheit und/oder des Fahrkomforts ist es bekannt, von einer Antriebseinheit erzeugte Drehmomente nach Bedarf bzw. Fahrsituation über ein Getriebe des Fahrzeugs auf einzelne Fahrzeugräder zu verteilen. Dabei ist in der Regel ein auf das Getriebe abgestimmtes Steuergerät dazu eingerichtet, die Verteilung der Drehmomente durch eine Betätigung des Getriebes mittels eines Aktuators vorzunehmen.
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Das Dokument
DE 10 2007 021 303 A1 offenbart, ein Stellsignal für einen Aktuator einer Kupplungseinheit eines Kraftfahrzeugs zum Einstellen eines von der Kupplungseinheit zu übertragenden Drehmoments auf Basis eines Sollwerts durch eine Zusatzsteuereinheit zu erzeugen. Der Sollwert wird von einer Hauptsteuereinheit, die von der Zusatzsteuereinheit getrennt ausgebildet ist, in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern ermittelt. Die Einstellung des zu übertragenden Drehmoments gemäß des Stellsignals wird von der Zusatzsteuereinheit unter Zuhilfenahme einer Kennlinie durchgeführt. Das Stellsignal wird erzeugt, wenn sich ein von der Zusatzsteuereinheit ermittelter Istwert des übertragenen Drehmoments außerhalb eines Sollwert-Toleranzbereichs befindet.
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Die Druckschrift
DE 10 2006 029 741 A1 beschreibt ein Verfahren zum Kalibrieren einer über einen Aktuator steuerbaren Reibungskupplung im Antriebsstrang eines Allradfahrzeuges. Die steuerbare Reibungskupplung ist beispielsweise eine Lamellenkupplung der bekannten Bauart, die von einem Aktuatorregler angesteuert wird. Dieser erhält als Eingangssignal von der Steuereinheit einen aus fahrdynamischen Erfordernissen berechneten Drehmoment-Sollwert vorgegeben, den er in eine Stellgröße zu übersetzen und einzuregeln hat.
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Die Druckschrift
DE 103 33 652 A1 beschreibt eine Steuervorrichtung für ein zumindest zeitweise vierradgetriebenes Kraftfahrzeug mit einer Steuereinheit, mittels der das Antriebsmoment einer Antriebseinheit auf primäre Antriebsräder, die permanent mit der Antriebseinheit verbunden sind, und auf sekundäre Antriebsräder, die bedarfsweise über eine Übertragungskupplung mit der Antriebseinheit verbindbar sind, variabel verteilbar ist, indem die Steuereinheit ein Soll-Kupplungsmoment ermittelt, das mittels einer Aktuatorvorrichtung an der Übertragungskupplung einzustellen ist. Die Steuereinheit besteht aus einer Hauptsteuereinheit und einer Zusatzsteuereinheit, wobei die Hauptsteuereinheit abhängig von erfassten und/oder ermittelten Parametern das Soll-Kupplungsmoment berechnet, das an die Zusatzsteuereinheit weitergeleitet wird, und wobei die Zusatzsteuereinheit das Soll-Kupplungsmoment in ein entsprechendes elektrisches Ansteuersignal für die Aktuatorvorrichtung umsetzt.
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Die Druckschrift WO 2010/ 063 340 A1 offenbart ein Bussystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen ersten Bus, eine mit dem ersten Bus verbundene Getriebesteuereinheit, eine Motorsteuereinheit und einen ersten Aktuator für einen Schaltvorgang in einem Getriebe des Fahrzeugs unter Steuerung der Getriebesteuereinheit. Die Getriebesteuereinheit ist über einen zweiten Bus mit einem Gangwähler und einer Kupplung verbunden.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein System zur Steuerung einer Antriebsmomentverteilung für ein Fahrzeug bereitzustellen, das eine Steuervorrichtung mit reduzierter Komplexität aufweist, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen System.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System zur Steuerung einer Antriebsmomentverteilung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Fahrzeug gemäß Anspruch 5.
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Ein erster Aspekt der Offenbarung betrifft ein System zur Steuerung einer Antriebsmomentverteilung für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, das vorzugsweise eine Steuervorrichtung aufweist, welche dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von mindestens einem vorgegebenen Parameter ein Antriebsmoment für eine Achseinheit des Fahrzeugs zu ermitteln und ein Steuersignal zu erzeugen, in welchem das ermittelte Antriebsmoment in einer generischen Weise kodiert ist. Zudem ist vorzugsweise eine Signalverarbeitungsvorrichtung vorgesehen, welche dazu eingerichtet ist, das erzeugte Steuersignal in ein an eine Betätigungsvorrichtung angepasstes Betätigungssignal umzuwandeln, wobei die Betätigungsvorrichtung spezifisch für einen Getriebetyp und dazu eingerichtet ist, ein mit der Achseinheit verbundenes Getriebe des spezifischen Getriebetyps in der Weise zu betätigten, dass das ermittelte Antriebsmoment an der Achseinheit des Fahrzeugs wirkt.
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Eine „Achseinheit“ im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Achse, etwa eine Vorder- oder Hinterachse, oder ein Achsteil, etwa eine Radnabe, des Fahrzeugs.
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Ein „in generischer Weise kodiertes Antriebsmoment“ im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine analoge oder digitale Darstellung des ermittelten Antriebsmoments, etwa durch eine Amplituden- und/oder Phasenmodulation eines Steuersignals oder eine im Steuersignal enthaltener Binärcode, durch die das ermittelte Antriebsmoment ohne Bezug auf die das Antriebsmoment ermittelnde Steuervorrichtung und/oder auf die das Antriebsmoment vermittelnde Getriebe wiedergegeben wird. Ein Steuersignal, welches ein in generischer Weise kodiertes Antriebsmoment enthält, kann vorzugsweise von einer beliebigen Betätigungsvorrichtung verarbeitet werden, ohne dass das Steuersignal oder das ermittelte Antriebsmoment in eine spezielle Logik der Betätigungsvorrichtung umgewandelt werden muss. Das in generischer Weise kodierte Antriebsmoment kann das ermittelte Antriebsmoment etwa als Zahlenwert in der Einheit Nm darstellen, wobei dieser Zahlenwert vorzugsweise für jede Betätigungsvorrichtung allgemeinverständlich und verarbeitbar ist.
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Die Erfindung basiert insbesondere auf dem Ansatz, das ein von einer, insbesondere universellen und/oder zentralen, Steuervorrichtung erzeugte, insbesondere generische, Steuersignal, welches ein von der Steuervorrichtung ermitteltes anzulegendes Antriebsmoment charakterisiert, derart zu verarbeiten, dass eine für einen Getriebetyp spezifische Betätigungsvorrichtung ein Getriebe des Getriebetyps zum Anlegen des Antriebsmoments betätigen kann. Zu diesem Zweck ist eine Signalverarbeitungsvorrichtung vorgesehen, welche dazu eingerichtet ist, das Steuersignal, in welchem das Antriebsmoment vorteilhaft in einer generischen Weise kodiert ist, in ein, insbesondere spezifisches, Betätigungssignal zu „übersetzen“, anhand dessen die Betätigungsvorrichtung entsprechend gesteuert werden kann.
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Dies ist insbesondere vorteilhaft, da das erfindungsgemäße System somit in Verbindung mit verschiedenen Getriebetypen einsetzbar ist. Insbesondere kann die Steuervorrichtung durch das erzeugte Steuersignal die Betätigung von mehreren verschiedenen Getrieben unterschiedlichen Getriebetyps veranlassen.
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Mit anderen Worten ermöglicht es die Erfindung, das Steuersignal für verschiedene Getriebetypen bzw. Betätigungslogiken zu vereinheitlichen. Dadurch kann die Steuervorrichtung in bevorzugter Weise unabhängig von den speziellen Logiken der Betätigungsvorrichtungen verschiedener Getriebetypen entwickelt werden. Es können somit beispielsweise Softwarelizenzen eingespart und Herstellungskosten gesenkt und insgesamt die Betätigung eines Getriebes vereinfacht werden.
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Dabei ist die Steuervorrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, das anzulegende Antriebsmoment, etwa ein Drehmoment, auf Grundlage eines vorgegebenen Parameters, beispielsweise einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs, einer Längs- und/oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs, einer Fahrzeugraddrehzahl, einem Lenkwinkel des Fahrzeugs und/oder dergleichen, zu ermitteln. Im Gegensatz zu der aus dem Dokument
DE 10 2007 021 303 A1 bekannten Kombination aus Hauptsteuereinheit und Zusatzsteuereinheit zur Betätigung einer Kupplungseinheit kann das anzulegende Antriebsmoment somit unmittelbar nach dessen Ermittlung in Form des Steuersignals zur Betätigung des Getriebes, insbesondere eines im Wesentlichen beliebigen Getriebetyps, herangezogen werden.
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In Fahrzeugen, die ein Getriebe bzw. Getriebesystem aufweisen, durch das neben einem reinen Front- bzw. Heckantrieb optional auch ein Allradantrieb bereitgestellt wird, d.h. deren Getriebe bzw. Getriebesystem in verschiedenen Betriebsmodi betreibbar ist, kann das in den verschiedenen Betriebsmodi jeweils an den verschiedenen Achseinheiten, gegebenenfalls mittels verschiedener Getriebetypen, anzulegende Antriebsmoment somit von einer einzigen Steuervorrichtung ermittelt werden, wodurch gegebenenfalls eine zweite Steuervorrichtung eingespart werden kann. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße System in Fahrzeugen mit einem Verteilergetriebe (Zentraldifferential) und Achsgetrieben (Achsdifferentialen) vorteilhaft eingesetzt werden, um die Antriebsmomentverteilung durch das, insbesondere universelle und/oder zentrale, Steuergerät zu regeln.
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Insgesamt ermöglicht die Erfindung eine verbesserte Antriebsmomentverteilung für ein Fahrzeug.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das System des Weiteren die Betätigungsvorrichtung auf. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Signalverarbeitungsvorrichtung als ein Teil der Betätigungsvorrichtung ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Betätigungsvorrichtung dabei als Aktuator, insbesondere als so genannter „Smart-Aktuator“, ausgebildet und dazu eingerichtet, dass Steuersignal direkt zu verarbeiten, insbesondere in das Betätigungssignal umzuwandeln. Insbesondere ist die die Signalverarbeitungsvorrichtung aufweisende Betätigungsvorrichtung in bevorzugter Weise dazu eingerichtet, das ermittelte Antriebsmoment aus dem Steuersignal zu ermitteln, insbesondere zu dekodieren, und darauf basierend das Betätigungssignal zu erzeugen bzw. eine entsprechende Betätigung des entsprechenden Getriebes auszuführen.
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Dadurch kann das System einfach und universell, beispielsweise in Fahrzeugen mit verschiedenen Getriebetypen, eingesetzt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, das Steuersignal unter Berücksichtigung eines gegenwärtig an der Achseinheit anliegenden Achsmoments zu erzeugen. Vorzugsweise weist die Steuervorrichtung zu diesem Zweck eine Regeleinheit, beispielsweise einen Regelschaltkreis, auf, der dazu eingerichtet ist, das ermittelte Antriebsmoment mit dem an der Achseinheit anliegenden Achsmoment zu vergleichen und gegebenenfalls das ermittelte Antriebsmoment in Abhängigkeit des Vergleichs zu modifizieren. Dadurch kann, insbesondere im Gegensatz zu dem Dokument
DE 10 2007 021 303 A1 , eine flexible Anpassung des an der Achseinheit anzulegenden Antriebsmoments an eine gegenwärtige Fahrsituation noch vor der Erzeugung des Steuerungssignals ausgeführt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das System des Weiteren eine Sensorvorrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, das an der Achseinheit anliegende Achsmoment zu erfassen, und insbesondere entsprechende Sensordaten zu erzeugen. Dadurch kann das an der Achseinheit anliegende Achsmoment zuverlässig ermittelt und die entsprechenden Sensordaten zur Verarbeitung der Steuervorrichtung zur Verfügung gestellt werden, insbesondere ohne dass eine gegebenenfalls aufwändige Abstimmung zwischen der Steuervorrichtung und einem externen Momentsensor, beispielsweise einem externen Drehmomentsensor, notwendig ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung enthält das Steuersignal ein digitales Signal und/oder das Betätigungssignal ein analoges Signal. Dadurch kann das Steuersignal in bevorzugter Weise einen numerischen Wert, der das ermittelte Antriebsmoment charakterisiert und der gegebenenfalls auch einer oder mehreren anderen Fahrzeugkomponenten zur Verfügung gestellt werden kann, enthalten. Insbesondere ist ein digitales Steuersignal vorteilhaft, da es universell ausgelesen bzw. verarbeitet werden kann, d.h. von verschiedenen Signalverarbeitungsvorrichtungen bzw. von verschiedenen, jeweils für einen Getriebetyp spezifischen Betätigungsvorrichtungen mit einer Signalverarbeitungsvorrichtung, beispielsweise von Smart-Aktuatoren, in ein entsprechendes Betätigungssignal umgewandelt werden kann.
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Das analoge Betätigungssignal ist vorzugsweise an die Betätigung des Getriebes eines spezifischen Getriebetyps angepasst. Es kann sich bei dem analogen Betätigungssignal beispielsweise um ein elektrisches Signal, insbesondere um ein Impuls- bzw. Spannungssignal, handeln, durch das ein Aktuator etwa um einen entsprechenden Drehwinkel verfahren werden oder eine Pumpeneinheit einen entsprechenden hydrostatischen Druck aufbauen kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bezieht sich der spezifische Getriebetyp des mit der Achseinheit verbundenen Getriebes auf elektromechanische oder elektro-hydraulische Getriebe, insbesondere Verteilergetriebe oder Hinterachsgetriebe mit Sperrdifferential. Vorzugsweise ist das mit der Achseinheit verbundene Getriebe entsprechend als elektromechanisches oder elektrohydraulisches Getriebe, insbesondere als Verteilergetriebe oder Hinterachsgetriebe mit Sperrdifferential, ausgebildet. Entsprechend ist die Betätigungsvorrichtung in bevorzugter Weise als elektromechanische oder als elektrohydraulische Betätigungsvorrichtung ausgebildet.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem System zur Steuerung einer Antriebsmomentverteilung nach dem ersten Aspekt der Erfindung.
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Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten, zumindest wo technisch sinnvoll, auch für den zweiten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung sowie umgekehrt.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Figur. Es zeigt wenigstens teilweise schematisch:
- 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems.
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1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems 1 zur Steuerung einer Antriebsmomentverteilung für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer Steuervorrichtung 2 und zwei Signalverarbeitungsvorrichtungen 3a, 3b, die jeweils in einer Betätigungsvorrichtung 4a, 4b integriert sind. Die Betätigungsvorrichtungen 4a, 4b sind dabei dazu eingerichtet, jeweils ein Getriebe 5a, 5b in einem Antriebsstrang 8 des Fahrzeugs, der durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist, in der Weise zu betätigen, dass ein vorgegebenes, insbesondere ermitteltes, Antriebsmoment an einer Achseinheit 6 des Fahrzeugs wirkt.
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Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung 2 dazu eingerichtet, das Antriebsmoment, das an einer Achseinheit 6 des Fahrzeugs wirken soll, auf Grundlage mindestens eines vorgegebenen, etwa von einem entsprechenden Sensor erfassten, Parameters P, der beispielsweise eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Längs- und/oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs, eine oder mehrere Fahrzeugraddrehzahlen, einen Lenkwinkel und/oder dergleichen charakterisiert, zu ermitteln. Die Steuervorrichtung 2 kann zu diesem Zweck aus dem mindestens einen vorgegebenen Parameter P vorteilhaft eine gegenwärtige Fahrsituation, in der sich das Fahrzeug befindet, ableiten, und in Abhängigkeit der abgeleiteten Fahrsituation das Antriebsmoment festlegen.
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Bei der Ermittlung des Antriebsmoments kann in bevorzugter Weise auch ein, insbesondere gegenwärtig, an der Achseinheit 6 anliegendes Achsmoment berücksichtigt werden, das z.B. von einer Sensorvorrichtung 7 erfasst wird. Dadurch können beispielsweise im Antriebsstrang 8, insbesondere in den Getrieben 5a, 5b, auftretende Verluste eines von einem Antrieb des Fahrzeugs bereitgestellten Antriebsmoments vorteilhaft berücksichtigt werden.
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Neben der Ermittlung des Antriebsmoments ist die Steuervorrichtung 2 zusätzlich in bevorzugter Weise dazu eingerichtet, ein Steuersignal S zu erzeugen, welches das ermittelte Antriebsmoment charakterisiert, insbesondere das ermittelte Antriebsmoment enthält. Beispielsweise kann das ermittelte Antriebsmoment in dem Steuersignal S in einer generischen Weise kodiert sein.
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Die Betätigungsvorrichtungen 4a, 4b sind mit der Steuervorrichtung 2 vorzugsweise derart verbunden, dass das, vorzugsweise digitale, Steuersignal S an den Betätigungsvorrichtungen 4a, 4b bereitgestellt und von den jeweiligen Signalverarbeitungsvorrichtungen 3a, 3b verarbeitet werden kann. Die Signalverarbeitungsvorrichtungen 3a, 3b der Betätigungsvorrichtungen 4a, 4b sind insbesondere dazu eingerichtet, dass Steuersignal S jeweils in ein, vorzugsweise analoges, Betätigungssignal umzuwandeln, anhand dessen die Betätigungsvorrichtung 3a, 3b die Getriebe 5a, 5b betätigen können.
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Dabei können die Betätigungsvorrichtung 3a, 3b spezifisch für den Getriebetyp des jeweils durch sie betätigbaren Getriebes 5a, 5b sein. Insbesondere können die Betätigungsvorrichtungen 3a, 3b unterschiedliche Betätigungslogiken aufweisen und/oder zur Ausführung unterschiedlicher Betätigungsmechanismen geeignet sein. Beispielsweise kann eine Betätigungsvorrichtung 4a als elektrohydraulische Betätigungsvorrichtung und eine weitere Betätigungsvorrichtung 4b als elektromechanische Betätigungsvorrichtung ausgebildet sein.
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Daher ist das durch die Signalverarbeitungsvorrichtung 3a umgewandelte Betätigungssignal, das von der Betätigungsvorrichtung 4a verarbeitet werden kann, abhängig von den Getriebetypen der Getriebe 5a, 5b gegebenenfalls verschieden von dem durch die weitere Signalverarbeitungsvorrichtung 3b umgewandelten weiteren Betätigungssignal, das von der weiteren Betätigungsvorrichtung 4b verarbeitet werden kann, obwohl das Betätigungssignal und das weitere Betätigungssignal beide auf dem gleichen Steuersignal S basieren.
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Die Betätigungsvorrichtungen 3a, 3b können etwa als Aktuatoren ausgebildet sein, die anhand des jeweiligen Betätigungssignals jeweils um einen entsprechenden Winkel drehbar sind. Bei vorliegenden Getrieben 5a, 5b unterschiedlichen Getriebetyps dreht sich die weitere Betätigungsvorrichtung 4b in Abhängigkeit des durch die weitere Signalverarbeitungsvorrichtung 3b in das weitere Betätigungssignal umgewandelten Steuersignals S dabei gegebenenfalls um einen anderen Winkel als die Betätigungsvorrichtung 4a in Abhängigkeit des durch die Signalverarbeitungsvorrichtung 3a in das Betätigungssignal umgewandelten gleichen Steuersignals S.
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Durch das System 1, insbesondere die Signalverarbeitungsvorrichtungen 3a, 3b, die zum Umwandeln des, insbesondere generischen, Steuersignals S in jeweils ein an die Betätigungsvorrichtungen 4a, 4b angepasstes Betätigungssignal eingerichtet sind, wird somit die, insbesondere voneinander abhängige, Betätigung mehrerer Getriebe 5a, 5b unterschiedlichen Getriebetyps ermöglicht.
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Beispielsweise kann das Getriebe 5a als Verteilergetriebe, das auch als Zentralgetriebe oder Mittendifferential bezeichnet wird, ausgebildet sein, und das weitere Getriebe 5b kann als Achsgetriebe ausgebildet sein, das auch als Achsdifferenzial bezeichnet wird und innerhalb des Antriebsstrang des Fahrzeugs abtriebsseitig gegenüber des Verteilergetriebes angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist es möglich, sowohl einen Aktuator zur Betätigung des Verteilergetriebes als auch einen Aktuator zur Betätigung des Achsgetriebes mit dem gleichen Steuersignal S anzusteuern, um das Wirken des ermittelten Antriebsmoments an der Achseinheit 6 zu erreichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 2
- Steuervorrichtung
- 3a, 3b
- Signalverarbeitungsvorrichtung
- 4a, 4b
- Betätigungsvorrichtung
- 5a, 5b
- Getriebe
- 6
- Achseinheit
- 7
- Sensorvorrichtung
- 8
- Antriebsstrang
- P
- Parameter
- S
- Steuersignal
