DE102019105252A1

DE102019105252A1 - Systeme und verfahren zur fahrzeugraddrehmomentsteuerung

Info

Publication number: DE102019105252A1
Application number: DE102019105252.1A
Authority: DE
Inventors: Yanan Zhao; Ming Lang Kuang; Walter Joseph Ortmann
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2019-09-12
Also published as: US20190275994A1; CN110239360A; US10793124B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt Systeme und Verfahren zur Fahrzeugraddrehmomentsteuerung bereit. Ein Fahrzeug beinhaltet ein Paar von elektrischen Maschinen, wobei jede an ein seitlich gegenüberliegendes Rad zur Ausgabe eines Raddrehmoments gekoppelt ist. Das Fahrzeug beinhaltet zudem eine Steuerung, die dazu programmiert ist, eine kombinierte Nutzbremsdrehmomentausgabe der elektrischen Maschinen basierend auf einer geringeren einer Bremsdrehmomentgrenze jeder einzelnen elektrischen Maschine zu befehlen. Die Steuerung ist zudem dazu programmiert, zu befehlen, dass ein Nutzbremsdrehmoment von jeder elektrischen Maschine innerhalb eines vorbestimmten Drehmomentschwellenwertes voneinander als Reaktion darauf, dass eine Gierrate einen Gierschwellenwert überschreitet, liegt.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft Nutzbremssysteme mit unabhängiger Drehmomentsteuerung einzelner Räder.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elektrifizierte Fahrzeuge mit einer elektrischen Maschine zum Fahrzeugantrieb können die Fähigkeit aufweisen, die elektrische Maschine während des Nutzbremsens als Generator zu betreiben, um Energie zurückzugewinnen und die Fahrzeugverzögerung zu unterstützen. Einige Nutzbremssteuerungsstrategien sind zur Annahme ausgestaltet, dass eine einzelne elektrisch Maschine an eine angetriebene Achse gekoppelt ist, um zum Nutzbremsen verwendet zu werden. In derartigen Fällen kann eine Nutzbremsdrehmomentanforderung auf der Fähigkeit eines einzelnen Elektromotors basieren. Zusätzlich dazu können Fahrzeugbremsstabilitätsgrenzen gleichermaßen auf dem auf die angetriebene Achse aufgebrachten Bremsdrehmoment basieren.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug beinhaltet ein Paar von elektrischen Maschinen, wobei jede an ein seitlich gegenüberliegendes Rad zur Ausgabe eines Raddrehmoments gekoppelt ist. Das Fahrzeug beinhaltet zudem eine Steuerung, die dazu programmiert ist, eine kombinierte Nutzbremsdrehmomentausgabe der elektrischen Maschinen basierend auf einer geringeren einer Bremsdrehmomentgrenze jeder einzelnen elektrischen Maschine zu befehlen. Die Steuerung ist zudem dazu programmiert, zu befehlen, dass ein Nutzbremsdrehmoment von jeder elektrischen Maschine innerhalb eines vorbestimmten Drehmomentschwellenwertes voneinander als Reaktion darauf, dass eine Gierrate einen Gierschwellenwert überschreitet, liegt.
Ein Verfahren zum Steuern von Nutzbremsen beinhaltet Aufbringen einer kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe für jedes eines ersten Rads und eines zweiten, gegenüberliegenden Rads, die gleich etwa doppelt so hoch ist wie eine geringer einzelne regenerative Drehmomentgrenze des ersten Rads und des zweiten, seitlich gegenüberliegenden Rads, wobei die einzelne regenerative Drehmomentgrenze auf der geringeren von einer Radschlupfdrehmomentgrenze und einer regenerativen Drehmomentfähigkeitsgrenze der elektrischen Maschine basiert.
Ein Fahrzeugnutzbremssystem beinhaltet ein Paar von elektrischen Maschinen, wobei jede an ein seitlich gegenüberliegendes Fahrzeugrad zum Steuern des Raddrehmoments gekoppelt ist. Das Nutzbremssystem beinhaltet zudem eine Steuerung, die dazu programmiert ist, eine kombinierte Nutzbremsdrehmomentausgabe an den Rädern zu befehlen, die gleich etwa doppelt so hoch ist wie eine Drehmomentfähigkeit, die einem zu einem geringeren Drehmoment fähigen Rad plus einem vorbestimmten Drehmomentpuffer entspricht, und zu befehlen, dass ein Nutzbremsdrehmoment an jedem Rad halb so hoch ist wie das kombinierte Nutzbremsdrehmoment plus einer Drehmomentvektoreinstellung als Reaktion auf eine Fahrzeuggierrate, die größer als ein Gierschwellenwert ist.
Figurenliste

1 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug.
2 ist ein Verfahren zum Steuern des Nutzbremsens eines Fahrzeugs.
3 ist ein zusätzliches Verfahren zum Steuern des Nutzbremsens eines Fahrzeugs.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nach Bedarf werden in der vorliegenden Schrift detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind in dieser Schrift offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage dafür, dem Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung nahezubringen.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Fahrzeug 100 schematisch dargestellt. Das Fahrzeug 100 beinhaltet ein Antriebssystem 102 mit einem Motor 104, wie etwa einem Diesel- oder Benzinverbrennungsmotor. Gemäß einem Beispiel handelt es sich bei dem Motor 104 um einen 8-Zylinder-Hochleistungsmotor. Dennoch versteht es sich, dass Aspekte der vorliegenden Offenbarung auch auf einen Motor mit kleinerer Ausgabe oder auf rein elektrische Antriebssystemkonfigurationen zutreffen können. Das Antriebssystem 102 beinhaltet zudem ein Getriebe 106, wie etwa ein Doppelkupplungslastschaltgetriebe oder eine andere Art von Übersetzungsgetriebe mit mehreren Gängen, um eine Drehmomentausgabe von dem Motor 104 auf ein oder mehrere Straßenräder zu übertragen. Der Motor 104 kann durch eine zusätzliche elektrische Maschine, wie etwa einen über eine Kurbel integrierten Startergenerator (crank-integrated starter generator - CISG) 108, gestartet werden. Die Drehmomentausgabe von dem Motor 104 wird durch das Getriebe 106 und stromabwärts zu einer Kraftübertragungswelle 110 weitergegeben, um das Drehmoment an Hinterräder 112, 114 auszugeben. Gemäß einigen Beispielen ist die Kraftübertragungswelle 110 an ein hinteres Endantriebsdifferential 116 gekoppelt, um Drehmoment auf jede einer linken Halbwelle 118 und einer rechten Halbwelle 120, die mit den Hinterrädern verbunden sind, zu verteilen. In weiteren Beispielen beinhaltet das Antriebssystem 102 zudem eine zusätzliche elektronische Steuerung, wie etwa ein elektronisches Sperrdifferential(electronic limited slip differential - eLSD)-Modul 122, das an das Differential 116 gekoppelt ist, um die Verteilung von Drehmoment auf das rechte und das linke Rad 112, 114 weiter zu steuern.
Das Antriebssystem 102 beinhaltet zudem eine Vielzahl von elektrifizierten Antriebsquellen, wie etwa elektrische Maschinen 124, 126. Gemäß dem Beispiel aus 1 ist ein Paar von elektrischen Maschinen dargestellt, wobei jede an ein seitlich gegenüberliegendes Rad gekoppelt ist. Eine erste elektrische Maschine 124 ist an ein linkes Vorderrad 128 gekoppelt und eine zweite elektrische Maschine 126 ist an ein rechtes Vorderrad 130 gekoppelt. Jede der elektrischen Maschinen 124, 126 ist dazu konfiguriert, Drehmoment an die linke Halbwelle 132 bzw. die rechte Halbwelle 134 auszugeben. Jede Halbwelle wiederum ist an ein entsprechendes Vorderrad gekoppelt. Ebenso im Beispiel aus 1 gezeigt, ist jede der elektrischen Maschinen mit einer entsprechenden Halbwelle über einen elektrischen Vorderachsenantrieb (electrical front axle drive - EFAD) verbunden, um die den Rädern zugeführte Drehmomentausgabe von jeder der elektrischen Maschinen zu regulieren. Jede der EFAD-Einheiten 136, 138 kann mit einer Innenverzahnung ausgestattet sein, um die Drehmomentausgabe von einer elektrischen Maschine zu variieren. In weiteren Beispielen kann jede der EFAD-Einheiten als Teil eines Moduls einer elektrischen Maschine integriert sein. Die Leistungsausgabe durch die elektrischen Maschinen 124, 126 treibt Fahrzeugräder 28, 27 durch eine Verzahnung der jeweiligen EFADs 136, 138 an.
Die elektrischen Maschinen 124, 126 werden durch eine elektronische Speichervorrichtung, wie etwa einen Hochspannungstraktionsbatteriepack 140, angetrieben. Jede der elektrischen Maschinen 124, 126 ist in der Lage, basierend auf den Fahrzeugbetriebsbedingungen auswählbar als Elektromotor oder Generator betrieben zu werden. Während des Betriebs als Elektromotoren, um Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs auszugeben, wird jeder elektrischen Maschine Leistung von dem Traktionsbatteriepack 140 zugeführt. Während des Betriebs als Generatoren, um Energie zurückzugewinnen und/oder das Fahrzeug zu verzögern, wird Leistung an den elektrischen Maschinen erzeugt und zugeführt, um die Batterie 140 wiederaufzuladen. Wie nachstehend ausführlicher erörtert, wird jede der elektrischen Maschinen unabhängig derart gesteuert, dass entweder das Antriebsdrehmoment oder das regenerative Drehmoment von einer Seite zur anderen variiert werden kann, um die Traktionssteuerung des Fahrzeugs zu beeinflussen.
Der Traktionsbatteriepack 140 ist dazu konfiguriert, eine Hochspannungs-Gleichstrom(direct current - DC)-Ausgabe über einen DC-Hochspannungsbus zuzuführen. Ein oder mehrere Schütze können die Traktionsbatterie 140 von dem DC-Hochspannungsbus isolieren, wenn sie geöffnet sind, und die Traktionsbatterie 140 an den DC-Hochspannungsbus koppeln, wenn sie zum Leistungsaustausch geschlossen sind. Die Schütze können gesteuert werden, um den elektrischen Leistungsfluss selektiv zu koppeln und zu entkoppeln. Der Traktionsbatteriepack 140 ist zudem elektrisch an ein oder mehrere Leistungselektronikmodule gekoppelt, das/die dazu konfiguriert ist/sind, eine bidirektionale Leistungsübertragung zwischen den elektrischen Maschinen 124, 126 zu ermöglichen. Gemäß einigen Beispielen kann der Traktionsbatteriepack 140 eine DC-Ausgabe bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 124, 126 dazu konfiguriert sind, unter Verwendung eines Dreiphasen-Wechselstroms (alternating current - AC) betrieben zu werden. Das Leistungselektronikmodul kann die DC-Leistung in eine Dreiphasen-AC-Leistung zum Betreiben der elektrischen Maschinen umwandeln. Gleichermaßen kann das Leistungselektronikmodul in einem regenerativen Betriebsmodus die Dreiphasen-AC-Ausgabe von den elektrischen Maschinen in DC-Leistung umwandeln, die zur Speicherung im Traktionsbatteriepack 140 kompatibel ist. Gemäß einigen Beispielen ist das Leistungselektronikmodul als Teil des Traktionsbatteriepacks 140 integriert.
Neben dem Bereitstellen von Antriebsenergie kann der Traktionsbatteriepack 140 zudem Energie für andere elektrische Niederspannungsfahrzeugsysteme bereitstellen. Das Fahrzeug 100 kann ein DC/DC-Wandlermodul (nicht gezeigt) beinhalten, das elektrisch an den Hochspannungsbus gekoppelt ist. Das DC/DC-Wandlermodul kann elektrisch an einen mit anderen Fahrzeuglasten verbundenen Niederspannungsbus gekoppelt sein. Das DC/DC-Wandlermodul kann die Hochspannungs-DC-Ausgabe der Traktionsbatterie 140 in eine Niederspannungs-DC-Versorgung umwandeln, die mit Niederspannungsfahrzeuglasten kompatibel ist. Derartige Niederspannungsfahrzeugsysteme können elektrisch an den Niederspannungsbus gekoppelt sein.
Das Antriebssystem 102 ist dazu konfiguriert, in unterschiedlichen Antriebsmodi betrieben zu werden, einschließlich eines Hybridantriebsmodus, in dem der Motor 104 über Ineingriffnahme des Getriebes 16 und des hinteren Endantriebsdifferentials 116 Drehmoment an die Hinterräder 112, 114 ausgibt. Den elektrischen Maschinen 124, 126 wird ebenfalls während des Hybridantriebsmodus elektrische Leistung zum Antreiben der Vorderräder 128, 130 bereitgestellt. Das Antriebssystem ist zudem dazu konfiguriert, in einem reinen Motorantriebsmodus betrieben zu werden, in dem der Motor 104 mit dem Getriebe 106 in einem Gang in Eingriff steht und als die einzige Antriebsquelle betrieben wird. Das Antriebssystem ist ferner dazu konfiguriert, in einem elektrischen Antriebsmodus betrieben zu werden, in dem die elektrischen Maschinen 124, 126 als die einzigen Antriebsquellen des Fahrzeugs 100 angetrieben werden. Im elektrischen Antriebsmodus kann der Motor im Leerlauf laufen und von der Kraftübertragung entkoppelt sein oder alternativ dazu gänzlich abgeschaltet sein, um Kraftstoff zu sparen. Das Antriebssystem ist ferner dazu konfiguriert, in einem regenerativen Drehmomentmodus betrieben zu werden, um Energie aus einer vorhandenen Fahrzeugbewegung zurückzugewinnen. Die elektrischen Maschinen werden dazu gesteuert, ein Nutzbremsdrehmoment an ein jeweiliges Rad zum Widerstehen einer Drehung auszugeben. Der regenerative Drehmomentmodus kann aktiviert sein, während der Motor das Fahrzeug aktiv antreibt, um Energie zurückzugewinnen, beispielsweise wenn die Batterie 140 einen niedrigen Batterieladezustand (state of charge - SOC) aufweist. Der regenerative Drehmomentmodus kann zudem aktiviert sein, wenn eine aktive Verzögerung gewünscht wird, beispielsweise während Bremsbedingungen.
Die verschiedenen vorstehend erörterten Antriebssystemkomponenten können eine oder mehrere zugeordnete Steuerungen aufweisen, um den Betrieb der Komponenten zu steuern und zu überwachen. Die Steuerungen können über einen seriellen Bus (z. B. ein Controller Area Network (CAN)) oder über separate Leiter kommunizieren. Eine Fahrzeugsystemsteuerung 142 kann bereitgestellt sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren. Obwohl sie als einzelne Steuerung dargestellt ist, kann die Systemsteuerung 142 als mehrere zusammenwirkende Steuerungen umgesetzt sein. Die Steuerung 142 kann einen Prozessor beinhalten, der mindestens einen Teil des Betriebs der Steuerung steuert. Der Prozessor ermöglicht eine fahrzeuginterne Verarbeitung von Befehlen und Ausführung einer beliebigen Anzahl von Algorithmusroutinen. Der Prozessor kann an einen Speicher gekoppelt sein, der nicht dauerhaften Speicher und dauerhaften Speicher beinhaltet. In einer veranschaulichenden Konfiguration handelt es sich bei dem nicht dauerhaften Speicher um einen Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM) und bei dem dauerhaften Speicher um einen Flash-Speicher. Im Allgemeinen kann der dauerhafte (nicht flüchtige) Speicher alle Speicherformen beinhalten, die Daten behalten, wenn ein Computer oder eine andere Vorrichtung ausgeschaltet wird.
Die Steuerung 142 ist dazu programmiert, Betriebsbedingungen verschiedener Fahrzeugkomponenten zu überwachen. Mindestens Komponenten, wie etwa der Motor 104, das Getriebe 106, der CISG 108, das eLSD-Modul 122 und die elektrischen Maschinen 124, 126, sowie die Batterie 140 geben Signale aus, die Betriebsbedingungen angeben, und empfangen Befehlssignale von der Steuerung 142. Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist die Steuerung 142 dazu programmiert, mindestens Folgendes zu empfangen: Signale, welche den Start- oder Stoppstatus eines Motorzündschlüssels darstellen, Signale, welche die manuell ausgewählte Position eines PRNDL-Gangwahlhebels darstellen, Signale, welche die Größe der Verschiebung eines Gaspedals von einer Referenzposition darstellen, Signale, welche die Größe der Verschiebung eines Bremspedals von einer Referenzposition darstellen, Signale, welche die Winkelverschiebung eines Lenkrads von einer Referenzposition darstellen, und Signale, welche eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit darstellen, die mittels eines Fahrzeuggeschwindigkeitssteuersystem ausgewählt wird.
Der Traktionsbatteriepack 140 beinhaltet einen Stromsensor, um Signale auszugeben, die eine Größe und Richtung des Stroms angeben, der in die Traktionsbatterie oder aus dieser fließt. Der Traktionsbatteriepack 140 beinhaltet zudem einen Spannungssensor, um Signale auszugeben, welche die Spannung über die Anschlüsse der Batterie angeben. Die Steuerung 142 ist ferner dazu programmiert, den SOC basierend auf den Signalen von dem Stromsensor und dem Spannungssensor der Traktionsbatterie zu berechnen. Verschiedene Techniken können zum Berechnen des Ladezustands verwendet werden. Es kann zum Beispiel eine Amperstunden-Integration ausgeführt werden, bei welcher der Strom durch die Traktionsbatterie über die Zeit integriert wird. Der SOC kann auch basierend auf der Ausgabe des Spannungssensors der Traktionsbatterie geschätzt werden. Die konkrete angewendete Technik kann von der chemischen Zusammensetzung und den Merkmalen der bestimmten Batterie abhängen.
Der Motor 104 kann durch ein Antriebsstrangsteuermodul gesteuert werden, das mindestens eine Steuerung in Verbindung mit der Systemsteuerung 142 aufweist. Die Steuerung 142 gibt Motordrehmomentbefehle an den Motor 104 aus, woraufhin der Motor 104 das befohlene Motorausgabedrehmoment zum Antreiben der Hinterräder 112, 114 erzeugt. Die Motordrehmomentbefehle können mindestens teilweise auf einer Gaspedaleingabe des Fahrzeugführers und einer Bremspedaleingabe des Fahrzeugführers basieren. Die Steuerung 142 kann zudem dazu programmiert sein, Befehle zum Aktivieren und/oder Deaktivieren des Motors 104 auszugeben, wenn in einen beliebigen der vorstehend erörterten Betriebsmodi des Antriebssystems gewechselt oder dieser verlassen wird.
Die Steuerung 142 ist dazu programmiert, ein Radbremsdrehmoment von einem Bremssystem zu befehlen, das Reibungsradbremsen unter Verwendung von Hydraulikbremsdruck betätigt, um mindestens einen Teil des befohlenen Radbremsdrehmoments zu erzeugen. In anderen Beispielen können die Reibungsbremsen eher elektrisch betätigt als hydraulisch betätigt sein. Wie nachstehend ausführlicher erörtert, kann den elektrischen Maschinen einzeln befohlen werden, ein Nutzbremsdrehmoment auszugeben, um die Fahrzeugbremsung zu ergänzen.
Die Steuerung 142 ist zudem dazu programmiert, Getriebegangbefehle auszugeben, woraufhin das Getriebe 106 in einen gewünschten Gang eingreift, um ein dem gewünschten Gang entsprechendes Übersetzungsverhältnis zu erzeugen. Gemäß einigen Beispielen beinhaltet das Getriebe 106 verschiedene Verhältnisvorwärtsgänge sowie Rückwärtsantriebsgänge basierend auf Eingriffs- und/oder Nichteingriffszuständen von internen Reibungssteuerelementen. Die Zustände der Steuerelemente werden kombiniert, um die durch das Getriebe ausgegebenen Vorwärts- und Rückwärtsübersetzungsverhältnisse zu erzeugen.
Die Steuerung 142 ist zudem dazu programmiert, Drehmomentbefehle für die elektrischen Maschinen auszugeben, woraufhin die elektrischen Maschinen 124, 126 das gewünschte Elektromotordrehmoment an den jeweiligen Halbwellen 132, 134 ausgeben. Wie vorstehend erörtert, kann das Ausgabedrehmoment jeder der elektrischen Maschinen entweder positiv oder negativ sein, abhängig davon, ob die bestimmte elektrische Maschine als Elektromotor zum Antrieb oder als Generator zur Energierückgewinnung betrieben wird. Da die elektrischen Maschinen, wie ebenfalls vorstehend erörtert, unabhängig gesteuert werden, kann jeder der seitlich gegenüberliegenden elektrischen Maschinen eine andere Drehmomentausgabe befohlen werden.
Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist das Fahrzeug 100 als hybridisiertes Leistungsfahrzeug bereitgestellt. Um die Kraftstoffeffizienz beim Fahren auf normalen Straßen zu verbessern und die Fahrzeugleistung unter hohen Ausgabebedingungen, wie etwa dem Fahren auf Rennstrecken, zu verbessern, können einzigartige Nutzbremssteuerstrategien angewendet werden, um unter Verwendung der elektrischen Maschinen sogar während schwerer Bremsereignisse Energie zurückzugewinnen. Konkreter können die unabhängig gesteuerten elektrischen Maschinen verwendet werden, um Antriebsdrehmoment zu ergänzen, sowie um Nutzbremsdrehmoment unter Verwendung einzigartiger Seite-zu-Seite-Drehmomentausgaben basierend auf Betriebsbedingungen, wie etwa Fahrzeuggeschwindigkeit, Gierung und Lenkwinkel, bereitzustellen.
Die Verfügbarkeit der beiden unabhängigen Elektromotoren schafft Möglichkeiten für eine erweiterte Nutzbremssteuerung. Wenn zum Beispiel das Fahrzeug beim Kurvenfahren bremst, tritt eine Lastübertragung von den inneren Rädern auf die äußeren Räder auf, wodurch sich die maximale verfügbare Bremskraft zwischen den Reifen und dem Erdboden (die proportional zur normalen Last ist) zwischen den inneren und den äußeren Rädern unterscheidet. Wenn die Fahrzeugbremsung während des Fahrens auf Straßenbelägen mit einem Oberflächenreibungsgradienten auftritt, kann es zudem dazu kommen, dass sich ein Reifenkraftschlussbeiwert, und dementsprechend die maximal verfügbare Reibungskraft zwischen den Rädern von einer Seite zur anderen Seite unterscheidet. Wenn ein Fahrszenario, das einzigartige Reifenschlupfbedingungen verursacht, während eines Bremsereignisses detektiert wird, kann den beiden elektrischen Maschinen befohlen werden, unterschiedliche Nutzbremsdrehmomentausgaben zu erzeugen. Das Nutzbremsdrehmoment wird für jedes Rad unabhängig derart berechnet, dass das befohlene Gesamtnutzbremsdrehmoment die Fähigkeit jedes bestimmten Rads nicht überschreitet, wodurch ein übermäßiger Schlupf oder eine Blockierung des Rads verhindert wird.
Eine unabhängige Nutzbremsdrehmomentsteuerung von separaten elektrischen Maschinen ermöglicht eine effizientere Energierückgewinnung. Wenn unterschiedliche Nutzbremsdrehmomente auf jede Seite der Vorderräder aufgebracht wird, kann jedoch ein zusätzliches Giermoment auf das Fahrzeug ausgeübt werden. Ein übermäßiges Giermoment kann die Gierstabilität des Fahrzeugs beeinträchtigen und unerwünschte dynamische Bedingungen verursachen, wie etwa Ausbrechen des Fahrzeugs, Driften und/oder panische Reaktion des Fahrers. Um derartige Fahrzeugdynamikherausforderungen zu bewältigen und trotzdem die unabhängige Nutzbremsdrehmomentsteuerung bestmöglich zu nutzen, wird gemäß der vorliegenden Offenbarung als Erstes die kombinierte Gesamtnutzbremsdrehmomentanforderung für beide elektrischen Maschinen bestimmt und wird als Zweites die Aufteilung auf die beiden unabhängigen elektrischen Maschinen bestimmt. Die Steuerlösungen gemäß dieser Steuerstrategie mit zwei Ebenen werden nachstehend ausführlicher beschrieben, wobei eine Aufgabe der Steuerung darin besteht, Nutzbremsmöglichkeiten zu erhöhen und dabei kein übermäßiges Giermoment einzuführen.
Ein Nutzbremssteuerschema gemäß der vorliegenden Offenbarung stellt eine erste Steuerebene bereit, die Berechnen einer Gesamtnutzbremsdrehmomentanforderung (d. h. der auf beide Räder aufgebrachten kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe), die auf der unabhängigen Bremsdrehmomentgrenze jedes bestimmten Rads basieren kann, beinhaltet. Die Nutzbremsdrehmomentgrenze des weniger fähigen Rads wird als dessen maximal mögliches Nutzbremsdrehmoment erachtet. Die Fähigkeit eines bestimmten Rads kann basierend auf mindestens einem von einer Straßenreibungsbedingung an diesem Rad, Regenerationsfähigkeitsgrenzen der elektrischen Maschinen und dem Batterie-SOC bestimmt werden. Anschließend wird eine Differenz zwischen dem Nutzbremsdrehmoment der beiden seitlich gegenüberliegenden Räder durch einen vorbestimmten Schwellenwert basierend auf Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkwinkel gesteuert. Ein Vorteil der ersten Ebene der Nutzbremssteuerung besteht darin, das maximale Nutzbremspotential zu verwirklichen, während die Einführung von übermäßigem Giermoment in die zweite Ebene der Drehmomentsteuerung verhindert wird.
Das Nutzbremssteuerschema gemäß der vorliegenden Offenbarung stellt eine zweite Steuerebene bereit, die Berechnen der Aufteilung der Gesamtnutzbremsdrehmomentanforderung beinhaltet. Die einzelne Nutzbremsdrehmomentanforderung für jedes Rad wird erhalten, indem sowohl dem Bedarf an Bremsdrehmomentvektorisierung als auch dem einzelnen maximalen Nutzbremsdrehmomentpotential basierend auf einer Dringlichkeit einer Drehmomentvektorisierungskonformität Beachtung geschenkt wird. Somit eine Fahrzeuggierrate in der zweiten Steuerebene berücksichtigt, während der Vorteil eines sich unterscheidenden Nutzbremsdrehmomentpotentials der elektrischen Maschine auf jeder Seite genutzt wird. Da die Einführung von Gierung auf der ersten Ebene verwaltet wird, können kleinerer und schnellere Nutzbremsdrehmomenteinstellungen auf der zweiten Ebene erforderlich sein, um die gewünschte Drehmomentvektorisierung und die folgende Fahrzeugdynamik zu erzielen. Eine synergetische Wirkung der beiden Ebenen der Nutzbremsdrehmomentsteuerung stellt eine Verbesserung der Nutzbremsreaktionsfähigkeit dar, während eine höhere Energierückgewinnung unter Berücksichtigung der Stabilitätserfordernisse des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Aspekte der vorliegenden Offenbarung stellen zudem eine robuste Steuerarchitektur zur Nutzbremssteuerung und Drehmomentvektorisierungssteuerung sowie die Wechselwirkung zwischen diesen beiden bereit.
Die in dieser Schrift erörterten Nutzbremssteuerschemata können gleichermaßen auf ein Fahrzeug angewendet werden, das an allen vier Rädern einen Antrieb per elektrischer Maschine aufweist. Das heißt, ein Fahrzeug mit einem ersten Paar von elektrischen Maschinen, das an seitlich gegenüberliegende Vorderräder gekoppelt ist, und einem zweiten Paar von elektrischen Maschinen, das an seitlich gegenüberliegende Hinterräder gekoppelt ist, kann auch von Nutzbremsdrehmomentsteuerungen von einer Seite zur anderen Seite der vorliegenden Offenbarung profitieren.
Erste Steuerebene: Proaktive Steuerung und Auswahl eines Gesamtnutzbremsdrehmoments.
2 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 200, das eine Steuerlogik zum Erlangen der regenerativen Gesamtdrehmomentanforderung für ein Fahrzeugnutzbremssystem beinhaltet. Das Verfahren beinhaltet Überwachen der Drehmomentfähigkeit jedes einer Vielzahl von Rädern und Steuern der regenerativen Drehmomentgrenzdifferenz zwischen mehreren Rädern.
Bei Schritt 202 beinhaltet der Algorithmus Berechnen einer Bremsstabilitätsgrenze jedes Rads. Die Bremsstabilitätsgrenze kann als ein Drehmoment angesehen werden, über welches das maximal verfügbare Reibungsdrehmoment zwischen dem Reifen und dem Erdboden hinaus überschritten wird. Die Grenze kann als ein Schwellenwert zum Verhindern von übermäßigem Radschlupf oder einer Blockierung eines gegebenen Rads verwendet werden. Die Bremsstabilitätsgrenze kann erlangt werden, indem der Fahrfllächenkraftschlussbeiwert µ und eine normale Last auf die Fahrfläche berücksichtigt wird (wobei es sich dabei um eine Funktion verschiedener Faktoren handeln kann, wie etwa Fahrzeugmasse, Spurbreite, Höhe, Schwerpunkt sowie die Längsbeschleunigung, die Querbeschleunigung des Fahrzeugs usw.) Das Bremsdrehmoment wird als Widerstandsdrehmoment aufgebracht, somit können die Bremsstabilitätsgrenzen berechnet und als negative Werte im Speicher gespeichert werden. Gemäß einem konkreten Beispiel berechnet die Steuerung eine Bremsstabilitätsgrenze des linken Vorderrads τ_BremsGrenzVL und eine Bremsstabilitätsgrenze des rechten Vorderrads τ_BremsGrenzVR.
Bei Schritt 204 beinhaltet der Algorithmus Berechnen einer Elektromotordrehmomentgrenze für jede elektrische Maschine, die an ein entsprechendes Fahrzeugrad gekoppelt ist. Gemäß einem Beispiel handelt es sich bei der Elektromotordrehmomentgrenze um die mechanische Drehmomentausgabegrenze des Elektromotors. Im Falle einer Nutzbremsung bringen die elektrischen Maschinen ein Widerstandsdrehmoment auf, wodurch die Elektromotordrehmomentgrenzen berechnet und als negative Werte im Speicher gespeichert werden können. Gemäß einem konkreten Beispiel berechnet die Steuerung eine Elektromotordrehmomentgrenze des linken Vorderrads τ_El.-_motGrenzVL und eine Elektromotordrehmomentgrenze des rechten Vorderrads T_El.-_motGrenzVR.
Bei Schritt 206 beinhaltet der Algorithmus Berechnen eines maximalen regenerativen Drehmomentpotentials für jedes einzelne Rad. Gemäß dem Beispiel aus 2 kann das maximale regenerative Drehmomentpotential das Maximum der Bremsstabilitätsgrenze und der Elektromotordrehmomentgrenze für jedes Rad berechnet werden. Das heißt, bei der kleineren Drehmomentgröße jeder der Grenzen kann es sich um den tatsächlichen Begrenzungsfaktor der regenerativen Drehmomentfähigkeit für ein gegebenes Rad (d. h. eine Bremsdrehmomentgrenze) handeln. Gemäß einem konkreten Beispiel wird das maximale regenerative Drehmomentpotential für jedes der Vorderräder, τ_regenmaxVL und τ_regenMaxvR, durch die nachstehende Gleichung (1) bzw. (2) berechnet. $τ_{r e g e n M a x V L} = max (τ_{B r e m s G r e n z V L}, τ_{E l . - m o t G r e n z V L})$
$τ_{r e g e n M a x V R} = max (τ_{B r e m s G r e n z V R}, τ_{E l . - m o t G r e n z V R})$
Bei Schritt 208 beinhaltet der Algorithmus Beurteilen von Fähigkeitsdifferenzen zwischen dem rechten und dem linken Rad, um eine erste regenerative Drehmomentgrenze zu bestimmen. Um die Stabilität zu erhöhen, kann ein fähigeres Rad durch ein weniger fähiges Rad begrenzt werden. Das heißt, die erste regenerative Drehmomentgrenze für das weniger fähige Rad (z. B. τ_regenGrenz1) kann auf dessen maximales regeneratives Drehmomentpotential eingestellt werden und eine zweite regenerative Drehmomentgrenze für das fähigere Rad (z. B. τ_regenGrenz2) kann auf die Grenze des weniger fähigen Rads plus einem vorbestimmten Drehmomentpuffer, τ_Schwell, eingestellt werden. Die zweite regenerative Drehmomentgrenze wird bei Schritt 210 berechnet. Gemäß einem konkreten Beispiel werden die erste und die zweite regenerative Drehmomentgrenze durch die nachstehende Gleichung (3) bzw. (4) berechnet. $τ_{r e g e n G r e n z 1} = max (τ_{r e g e n M a x V R}, τ_{r e g e n M a x V L})$
$τ_{r e g e n G r e n z 2} = τ_{r e g e n G r e n z 1} + τ_{S c h w e l l}$
Bei dem Drehmomentschwellenwert τ_Schwell kann es sich um einen im Speicher der Steuerung gespeicherten Wert handeln, der als Puffer dient. Gemäß einem Beispiel kann es sich bei τ_Schwell um einen festen Wert handeln. Gemäß anderen Beispielen kann die Steuerung eine Subroutine zum Berechnen von τ_Schwell in Echtzeit basierend auf Fahrzeugbetriebsbedingungen speichern. Gemäß weiteren Beispielen kann die Steuerung eine oder mehrere Lookup-Tabellen speichern, die verschiedene Schwellenwerte enthält/enthalten. Konkreter kann der τ_Schwell als eine Funktion von Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkwinkel bestimmt werden, wie durch nachstehende Gleichung (5) definiert. $τ_{S c h w e l l} = f (F a h r e z e u g g e s c h w i n d i g k e i t, L e n k w i n k e l)$
Ferner ist der Absolutwert von τ_Schwell so einstellt, dass er geringer als eine Differenz zwischen dem maximalen regenerativen Drehmomentpotential, oder der Bremsdrehmomentgrenze, der linken und der rechten Maschine ist, wie durch nachstehende Gleichung (6) gezeigt. $| τ_{S c h w e l l} | \leq | τ_{r e g e n M a x V L} - τ_{r e g e n M a x V R} |$
Somit kann der Drehmomentschwellenwert τ_Schwell indirekt mit bestimmten Aspekten der Fahrzeugbewegung (z. B. Längs-/Querbeschleunigung, Gierrate usw.) in Verbindung stehen; der Schwellenwert kann anhand leicht verfügbarer Eingabesignale, wie etwa Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkwinkel, wie vorstehend angemerkt bestimmt werden. Zum Beispiel kann die im Speicher gespeicherte Lookup-Tabelle mit Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkwinkel als Eingaben angeordnet sein. Und τ_Schwell stellt eine zulässige Differenz zwischen dem weniger fähigen Rad und dem fähigeren Rad dar. Auf diese Weise werden in dieser Schrift erörtere Algorithmen derart angeordnet, dass sie den Vorteil der unterschiedlichen regenerativen Drehmomentfähigkeit der Räder nutzen, während ein beliebiges durch die regenerative Steuerung eingeführtes Giermoment steuert wird.
Bei Schritt 212 wird die regenerative Gesamtdrehmomentanforderung, welche die Summe beider Räder darstellt, als eine Arbitrierung zwischen der Fahrerbremsanforderung (z. B. τ_Bremsanf), Batterieladefähigkeit (z. B. τ_BattLadGrenz) und der regenerativen Gesamtdrehmomentgrenze für jedes der beiden Antriebsräder wie vorstehend erörtert (z. B. 2 * τ_regenGrenz1 + τ_Schwell) berechnet. Die Fahrerbremsanforderung τ_Bremsanf wird beispielsweise anhand des Eingabesignals von einem Bremspedalpositionssensor bestimmt. Die Batterieladefähigkeit τ_BattLadGrenz kann auf verschiedenen Batterieparametern basieren, wie etwa Ladezustand, Betriebstemperatur, Batteriespannungsgrenze, Batteriestromgrenze usw. Gemäß einem konkreten Beispiel wird die regenerative Gesamtdrehmomentanforderung τ_{regenDrehmAnf} durch nachstehende Gleichung (7) bestimmt. $τ_{r e g e n D r e h m A n f} = max (τ_{B r e m s a n f}, τ_{B a t t L a d G r e n z},2 * τ_{r e g e n G r e n z 1} + τ_{S c h w e l l})$
Zweite Steuerebene: Unabhängige regenerative Drehmomentsteuerungsbefehlsauswahl basierend auf Giersteuerung und gewünschter Drehmomentvektorisierung
Unter Bezugnahme auf 3 kann ein Algorithmus der zweiten Ebene auf die regenerative Drehmomentsteuerung angewendet werden, um alle im Anschluss an den vorstehend erörterten Algorithmus der ersten Ebene verbliebenen Gierbedingungen weiter zu korrigieren. Ein Verfahren 300 veranschaulicht einen Steueralgorithmus zum Verfeinern der Aufteilung des befohlenen regenerativen Drehmoments von jeder elektrischen Maschine. In diesem Fall kann die Ladegrenze außer Acht gelassen werden, da diese bei der Berechnung der regenerativen Gesamtdrehmomentanforderung berücksichtigt wurde. Somit werden in dem Algorithmus der zweiten Ebene die regenerative Gesamtdrehmomentanforderung und das maximale regenerative Drehmomentpotential jedes Rads berücksichtigt und es wird auch ein Drehmomentvektorisierungsdrehmoment in Abhängigkeit der Dringlichkeit einer Giersteuerung berücksichtigt.
Bei Schritt 302 wird die regenerative Gesamtdrehmomentanforderung τ_{regenDrehmAnf} für ein Beispiel gemäß dem vorstehend erörterten Verfahren 200 erlangt. Bei Schritt 304 wird das maximale regenerative Drehmomentpotential jedes Rads für das Beispiel ebenfalls gemäß dem vorstehend erörterten Verfahren 200 berechnet. Bei Schritt 306 wird eine gleichmäßige Aufteilung auf die beiden Räder (z. B. τ_AnfGleichm) durchgeführt, indem die regenerative Gesamtdrehmomentanforderung τ_{regenDrehmAnf} halbiert wird.
Bei Schritt 308 beinhaltet der Algorithmus dynamisches Bestimmen, ob eine Dringlichkeit zur Konformitiät mit der Drehmomentvektorisierungsanforderung vorhanden ist. Zum Beispiel kann das Vorhandensein einer dringenden Steuerungskonformität darauf basieren, ob die tatsächliche Gierrate nahe einer gewünschten Gierrate des Fahrzeugs liegt oder nicht. Die tatsächliche Gierrate kann von einer Messsignalausgabe von einem Giersensor erlangt werden und die gewünschte Gierrate kann basierend auf aktueller Fahrzeuggeschwindigkeit und aktuellen Lenkwinkel geschätzt werden. Gemäß einem Beispiel beinhaltet eine in einem Speicher der Steuerung gespeicherte Lookup-Tabelle gewünschte Gierwerte basierend auf Fahrzeugbetriebsbedingungen. In weiteren Beispielen wird das Vorhandensein einer dringenden Drehmomentvektorisierungssteuerungskonformität durch Gleichung (8) bestimmt. Wenn die Differenz zwischen der aktuellen Gierrate und der Zielgierrate geringer als der vorbestimmte Gierschwellenwert ist, ist unter Umständen keine Dringlichkeit zur Anwendung einer aktiven Drehmomentvektorisierung vorhanden. $| G i e r r a t e_{T a t s ä c h l i c h} - G i e r r a t e_{G e w ü n s c h t} | \leq G i e r u n g_{S c h w e l l e n w e r t}$
Wenn keine Dringlichkeit zur Konformität mit der Drehmomentvektorisierungsanforderung vorhanden ist, wird bei Schritt 310 die jedem Rad bereitgestellte endgültige regenerative Drehmomentanforderung berechnet, indem τ_AnfGleichm mit dem maximalen regenerativen Drehmomentpotential jedes Rads (d. h. τ_regenMaxVL, τ_regenMaxVR) verglichen wird, ohne eine Drehmomentvektorisierungskonformitätssteuerung anzuwenden. Anders ausgedrückt ist die Steuerung dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen einer aktuellen Gierrate und einer Zielgierrate des Fahrzeugs geringer als der Gierschwellenwert ist, einen Nutzbremsdrehmomentbefehl an eine der elektrischen Maschinen ausgeben, der gleich etwa einer geringeren von der Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe und der regenerativen Drehmomentfähigkeitsgrenze jeder entsprechenden seitlich gegenüberliegenden elektrischen Maschine ist. Somit werden τ_regenAnfVL und τ_regenAnfVR unabhängig berechnet, um die Nutzbremsmöglichkeit basierend auf einer zulässigen Differenz zwischen den Rädern zu maximieren. Wenn τ_regenanfVL dem weniger fähigen Rad entspricht, dann wird gemäß einem konkreten Beispiel die Nutzbremsdrehmomentanforderung für dieses Rad τ_regenMaxVL sein und τ_AnfGleichm kann dem anderen Rad befohlen werden. Die endgültigen Drehmomentanforderungen werden gemäß den Gleichungen (9) und (10) ohne weitere Einstellung für eine Drehmomentvektorisierung berechnet. $τ_{r e g e n A n f V L} = max (τ_{A n f G l e i c h m}, τ_{r e g e n M a x V L})$
$τ_{r e g e n A n f V R} = m a x (τ_{A n f G l e i c h m}, τ_{r e g e n M a x V R})$
Wenn eine dingende Notwendigkeit zur Konformität mit der Drehmomentvektorisierungsanforderung vorhanden ist, wird eine Drehmomentvektorisierungsanforderung für jedes einzelne Rad bestimmt (z.B. τ_VektVL, τ_vektVR) Bei jeder der Drehmomentvektorisierungsanforderungen handelt es sich um ein Drehmomentdelta, das auf τ_AnfGleichm angewendet werden kann. Die jeweiligen Drehmomentvektorisierungsanforderungen können basierend auf der Größe und Richtung der Differenz zwischen der gewünschten Gierrate und der aktuellen Gierrate des Fahrzeugs erlangt werden. Zudem kann die Drehmomentvektorisierungsanforderung für jede Seite die gleiche Größe mit gegensätzlichen Richtungen der Drehmomenteinstellung gemäß Gleichung (11) aufweisen. $τ_{V e k t V R} = - τ_{V e k t V L}$
Somit ermöglichen die Algorithmen gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Differenz zwischen den jeweiligen Befehlen ein regeneratives Drehmoment für jede der elektrischen Maschinen, während eine übermäßige Gierung vermieden wird. Diese Differenz wird basierend auf Fahrzeugbetriebsbedingungen dynamisch eingestellt und die Drehmomentvektorisierung, die auf die jeweiligen Radpositionen angewendet wird, kann wirksam veranlassen, dass ein Nutzbremsdrehmoment von jeder elektrischen Maschine innerhalb eines vorbestimmten Drehmomentschwellenwertes voneinander liegt. Bei Schritt 314 wird die einzelne vektoreingestellte Drehmomentanforderung für jede elektrische Seitenmaschine berechnet, indem die Drehmomentvektorisierungsanforderungen gemäß den Gleichungen (12) und (13) angewendet wird. $τ_{A n f V R} = τ_{A n f G l e i c h m} + τ_{V e k t V R}$
$τ_{A n f V L} = τ_{A n f G l e i c h m} + τ_{V e k t V L}$
Die jedem Rad bereitgestellte endgültige regenerative Drehmomentanforderung wird bei Schritt 316 berechnet, indem die vektoreingestellten Drehmomentanforderungen τ_AnfvL, τ_AnfVR mit dem maximalen regenerativen Drehmomentpotential jedes Rads (d. h. τ_regenMaxVL, τ_regenMaxVR) verglichen werden. Gemäß einem konkreten Beispiel werden die endgültigen Drehmomentanforderungen gemäß den Gleichungen (14) und (15) berechnet, während die Einstellungen für eine dringende Drehmomentvektorisierung berücksichtigt werden. Anders ausgedrückt ist die Steuerung dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen einer tatsächlichen Gierrate des Fahrzeugs und einer Zielgierrate des Fahrzeugs größer als der Gierschwellenwert ist, einen Nutzbremsdrehmomentbefehl an eine der elektrischen Maschinen ausgeben, der gleich etwa der geringeren einer vektoreingestellten Drehmomentanforderung und einer regenerativen Drehmomentfähigkeitsgrenze der elektrischen Maschine ist. $τ_{r e g e n A n f V L} = max (τ_{A n f V L}, τ_{r e g e n M a x V L})$
$τ_{r e g e n A n f V R} = max (τ_{A n f V R}, τ_{r e g e n M a x V R})$
Bei Schritt 318 werden dann die regenerativen Drehmomentbefehle für jedes einzelne Rad, ob bei Schritt 310 oder bei Schritt 316 erzeugt, an die entsprechende elektrische Maschine bei einer gegebenen Radposition ausgegeben.
Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist eine Steuerung dazu programmiert, eine Arbitrierung der Aufteilung von regenerativem Drehmoment auf verschiedene unabhängig angetriebene Räder zu steuern. In einigen Fällen beeinflusst das Rad mit der geringsten Drehmomentfähigkeit die Arbitrierungsentscheidung. Ein oder mehrere andere Räder mit einer größeren Drehmomentfähigkeit können dann durch eine maximale Differenz beim regenerativen Drehmoment relativ zu dem am wenigsten fähigen Rad begrenzt werden. Die Einstellung des regenerativen Drehmoments für das Rad, ob mit oder ohne Drehmomentvektorisierung, ist von der Giersituation abhängig.
Die Kombination der ersten und der zweiten Ebene des Steueralgorithmus stellt einen synergetischen Vorteil dahingehend bereit, dass die erste Ebene als eine proaktive Drehmomentsteuerung agiert, um zu verhindern, dass übermäßige Gierbedingungen in den Algorithmus der zweiten Ebene eingeführt werden. Die erste Ebene des Steueralgorithmus beinhaltet Generieren der regenerativen Gesamtdrehmomentanforderung für alle der Fahrzeugräder, während Abweichungen bei der Drehmomentfähigkeit von unterschiedlichen Rädern proaktiv berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann die Regulierung der regenerativen Gesamtdrehmomentanforderung einige oder alle übermäßigen Gierbedingungen in ihrer Generierung begrenzt werden, bevor die zweite Ebene des Steueralgorithmus eine Drehmomentaufteilung auf einzelne Räder durchführt. In der Tat können regenerative Drehmomentanforderungseinstellungen weniger häufig und/oder mit kleineren Größen auf der zweiten Ebene des Drehmomentsteueralgorithmus auftreten. Nach der Kombination ergeben die in dieser Schrift erörterten Drehmomentaufteilungsverfahren eine schnellere und fehlersichere regenerative Drehmomentbestimmung, die weniger Einstellungen während der zweiten Ebene erfordert.
Die hierin offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon umgesetzt werden, die/der eine beliebige bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. Gleichermaßen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die durch eine Steuerung oder einen Computer in vielen Formen, einschließlich unter anderem Informationen, die permanent auf nicht beschreibbaren Speichermedien wie etwa ROM-Vorrichtungen gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und sonstigen magnetischen und optischen Medien gespeichert sind, ausgeführt werden können. Die Prozesse, Verfahren und Algorithmen können zudem in einem durch Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten, wie etwa anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits - ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (Field-Programmable Gate Arrays - FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, ausgeführt sein.
Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen sind. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende als einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können Folgendes beinhalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Wartbarkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. Demnach 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 Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Paar von elektrischen Maschinen, wobei jede an ein seitlich gegenüberliegendes Rad gekoppelt ist; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, eine kombinierte Nutzbremsdrehmomentausgabe der elektrischen Maschine basierend auf einer geringeren von einer Bremsdrehmomentgrenze von jeder einzelnen elektrischen Maschine zu befehlen, und zu befehlen, dass ein Nutzbremsdrehmoment von jeder elektrischen Maschine innerhalb eines vorbestimmten Drehmomentschwellenwertes voneinander als Reaktion darauf, dass eine Gierrate einen Gierschwellenwert überschreitet, liegt.
Gemäß einer Ausführungsform basiert die Bremsdrehmomentgrenze für jede der elektrischen Maschinen auf mindestens einem von einem Radschlupfwert, der einem einzelnen Rad zugeordnet ist, und einer regenerativen Drehmomentfähigkeitsgrenze der elektrischen Maschine.
Gemäß einer Ausführungsform ist die kombinierte Drehmomentausgabe etwa doppelt so hoch wie die geringere der Bremsdrehmomentgrenze, die jeder der elektrischen Maschinen entspricht, als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen einer tatsächlichen Gierrate des Fahrzeugs und einer Zielgierrate des Fahrzeugs geringer als der Gierschwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass ein Nutzbremsdrehmomentbefehl für eine erste elektrische Maschine gleich etwa der Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe plus einer Drehmomentvektoreinstellung ist und dass ein Nutzbremsdrehmomentbefehl für eine zweite elektrische Maschine gleich etwa der Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe minus der Drehmomentvektoreinstellung ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen einer tatsächlichen Gierrate des Fahrzeugs und einer Zielgierrate des Fahrzeugs geringer als der Gierschwellenwert ist, einen Nutzbremsdrehmomentbefehl an eine der elektrischen Maschinen ausgeben, der gleich etwa einer geringeren von der Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe und einer regenerativen Drehmomentfähigkeitsgrenze der elektrischen Maschine ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen einer tatsächlichen Gierrate des Fahrzeugs und einer Zielgierrate des Fahrzeugs größer als der Gierschwellenwert ist, einen Nutzbremsdrehmomentbefehl an eine der elektrischen Maschinen ausgeben, der gleich etwa der geringeren einer vektoreingestellten Drehmomentanforderung und einer regenerativen Drehmomentfähigkeitsgrenze der elektrischen Maschine ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein erstes Paar von elektrischen Maschinen an seitlich gegenüberliegende Vorderräder gekoppelt und ist ein zweites Paar von elektrischen Maschinen an seitlich gegenüberliegende Hinterräder gekoppelt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Steuern einer Nutzbremsung Aufbringen einer kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe für jedes eines ersten Rads und eines zweiten, seitlich gegenüberliegenden Rads, die gleich etwa doppelt so hoch ist wie eine geringere einzelne regenerative Drehmomentgrenze des ersten Rads und des zweiten, seitlich gegenüberliegenden Rads, wobei die einzelne regenerative Drehmomentgrenze auf der geringeren von einer Radschlupfdrehmomentgrenze und einer regenerativen Drehmomentfähigkeitsgrenze der elektrischen Maschine basiert.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch Befehlen einer Nutzbremsdrehmomentausgabe für das erste Rad als Reaktion darauf, dass eine Gierrate einen vorbestimmten Gierschwellenwert überschreitet, die gleich etwa der Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe plus einer Drehmomentvektoreinstellung ist, und Befehlen einer Nutzbremsdrehmomentausgabe für das zweite, seitlich gegenüberliegende Rad, die gleich etwa der Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe minus der Drehmomentvektoreinstellung ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch Befehlen, dass eine Nutzbremsdrehmomentausgabe für jedes des ersten Rads und des zweiten, seitlich gegenüberliegenden Rads gleich etwa der geringeren von der Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe und der einzelnen regenerativen Drehmomentfähigkeit ist, als Reaktion darauf, dass eine Gierrate geringer als ein vorbestimmter Gierschwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch Begrenzen der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe basierend auf mindestens einer von einer Fahrerbremsanforderung und einer Batterieladefähigkeit.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch, als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen einer tatsächlichen Gierrate des Fahrzeugs und einer Zielgierrate des Fahrzeugs geringer als der Gierschwellenwert ist, Aufbringen eines Nutzbremsdrehmoments auf eines des ersten Rads und des zweiten, seitlich gegenüberliegenden Rads, das gleich etwa einer geringeren von der Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe und einer regenerativen Drehmomentfähigkeitsgrenze der elektrischen Maschine ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch, als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen einer tatsächlichen Gierrate des Fahrzeugs und einer Zielgierrate des Fahrzeugs größer als der Gierschwellenwert ist, Aufbringen eines Nutzbremsdrehmoments auf eines des ersten Rads und des zweiten, seitlich gegenüberliegenden Rads, das gleich etwa der geringeren von einer vektoreingestellten Drehmomentanforderung und einer regenerativen Drehmomentfähigkeitsgrenze der elektrischen Maschine ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die vektoreingestellte Drehmomentanforderung Erhöhen des Nutzbremsdrehmoments an dem ersten Rad um ein Vektordrehmoment und Verringern des Nutzbremsdrehmoments an dem zweiten, seitlich gegenüberliegenden Rad um das Vektordrehmoment.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugnutzbremssystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Paar von elektrischen Maschinen, wobei jede an ein seitlich gegenüberliegendes Rad gekoppelt ist, um das Raddrehmoment zu steuern; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, eine kombinierte Nutzbremsdrehmomentausgabe an den Rädern zu befehlen, die gleich etwa doppelt so hoch ist wie eine Bremsdrehmomentgrenze, die einem zu einem geringeren Drehmoment fähigen Rad plus einem vorbestimmten Drehmomentpuffer entspricht, und zu befehlen, dass ein Nutzbremsdrehmoment an jedem Rad halb so hoch ist wie das kombinierte Nutzbremsdrehmoment plus einer Drehmomentvektoreinstellung als Reaktion auf eine Fahrzeuggierrate, die größer als ein Gierschwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggierrate geringer als der Gierschwellenwert ist, ein Nutzbremsdrehmoment an jedem seitlich gegenüberliegenden Rad zu befehlen, das gleich etwa der geringeren von einer Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe und einer einzelnen regenerativen Drehmomentfähigkeit ist, die jedem jeweiligen seitlich gegenüberliegenden Rad entspricht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggierrate größer als der Gierschwellenwert ist, ein Nutzbremsdrehmoment an einem ersten Rad zu befehlen, das gleich der Hälfte des kombinierten Nutzbremsdrehmoments plus einem Vektordrehmoment ist, und ein Nutzbremsdrehmoment an einem zweiten Rad zu befehlen, das gleich der Hälfte des kombinierten Nutzbremsdrehmoments minus dem Vektordrehmoment ist.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der vorbestimmte Drehmomentpuffer auf mindestens einem von einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Lenkwinkel.
Gemäß einer Ausführungsform basiert die Nutzbremsdrehmomentgrenze jeder von einer ersten elektrischen Maschine und einer zweiten elektrischen Maschine auf mindestens einem von einem Radschlupfwert, der jedem jeweiligen Rad zugeordnet ist, und einer regenerativen Drehmomentfähigkeitsgrenze der elektrischen Maschine.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein erstes Paar von elektrischen Maschinen an seitlich gegenüberliegende Vorderräder gekoppelt und ist ein zweites Paar von elektrischen Maschinen an seitlich gegenüberliegende Hinterräder gekoppelt.

Claims

Fahrzeug, umfassend: ein Paar von elektrischen Maschinen, wobei jede an ein seitlich gegenüberliegendes Rad gekoppelt ist; und eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: Befehlen einer kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe der elektrischen Maschinen basierend auf einer geringeren einer Bremsdrehmomentgrenze jeder einzelnen elektrischen Maschine; und Befehlen, dass ein Nutzbremsdrehmoment von jeder elektrischen Maschine innerhalb eines vorbestimmten Drehmomentschwellenwertes voneinander als Reaktion darauf, dass eine Gierrate einen Gierschwellenwert überschreitet, liegt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Bremsdrehmomentgrenze für jede der elektrischen Maschinen auf mindestens einem von einem Radschlupfwert, der einem einzelnen Rad zugeordnet ist, und einer regenerativen Drehmomentfähigkeitsgrenze der elektrischen Maschine basiert.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die kombinierte Drehmomentausgabe etwa doppelt so hoch ist wie die geringere der Bremsdrehmomentgrenze, die jeder der elektrischen Maschinen entspricht, als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen einer tatsächlichen Gierrate des Fahrzeugs und einer Zielgierrate des Fahrzeugs geringer als der Gierschwellenwert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei ein Nutzbremsdrehmomentbefehl für eine erste elektrische Maschine gleich etwa der Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe plus einer Drehmomentvektoreinstellung ist und ein Nutzbremsdrehmomentbefehl für eine zweite elektrische Maschine gleich etwa der Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe minus der Drehmomentvektoreinstellung ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen einer tatsächlichen Gierrate des Fahrzeugs und einer Zielgierrate des Fahrzeugs geringer als der Gierschwellenwert ist, einen Nutzbremsdrehmomentbefehl an eine der elektrischen Maschinen ausgeben, der gleich etwa einer geringeren von der Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe und einer regenerativen Drehmomentfähigkeitsgrenze der elektrischen Maschine ist.
Verfahren zum Steuern einer Nutzbremsung, umfassend: Aufbringen einer kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe für jedes eines ersten Rads und eines zweiten, seitlich gegenüberliegenden Rads, die gleich etwa doppelt so hoch ist wie eine geringere einzelne regenerative Drehmomentgrenze des ersten Rads und des zweiten, seitlich gegenüberliegenden Rads, wobei die einzelne regenerative Drehmomentgrenze auf der geringeren von einer Radschlupfdrehmomentgrenze und einer regenerativen Drehmomentfähigkeitsgrenze der elektrischen Maschine basiert.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend, als Reaktion darauf, dass eine Gierrate einen vorbestimmten Gierschwellenwert überschreitet, Befehlen einer Nutzbremsdrehmomentausgabe für das erste Rad, die gleich etwa der Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe plus einer Drehmomentvektoreinstellung ist, und Befehlen einer Nutzbremsdrehmomentausgabe für das zweite, seitlich gegenüberliegende Rad, die gleich etwa der Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe minus der Drehmomentvektoreinstellung ist.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend Befehlen, dass eine Nutzbremsdrehmomentausgabe für jedes des ersten Rads und des zweiten, seitlich gegenüberliegenden Rads gleich etwa der geringeren von der Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe und der einzelnen regenerativen Drehmomentfähigkeit ist, als Reaktion darauf, dass eine Gierrate geringer als ein vorbestimmter Gierschwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend, als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen einer tatsächlichen Gierrate des Fahrzeugs und einer Zielgierrate des Fahrzeugs geringer als der Gierschwellenwert ist, Aufbringen eines Nutzbremsdrehmoments auf eines des ersten Rads und des zweiten, seitlich gegenüberliegenden Rads, das gleich etwa einer geringeren von der Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe und einer regenerativen Drehmomentfähigkeitsgrenze der elektrischen Maschine ist.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend, als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen einer tatsächlichen Gierrate des Fahrzeugs und einer Zielgierrate des Fahrzeugs größer als der Gierschwellenwert ist, Aufbringen eines Nutzbremsdrehmoments auf eines des ersten Rads und des zweiten, seitlich gegenüberliegenden Rads, das gleich etwa der geringeren von einer vektoreingestellten Drehmomentanforderung und einer regenerativen Drehmomentfähigkeitsgrenze der elektrischen Maschine ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die vektoreingestellte Drehmomentanforderung Erhöhen des Nutzbremsdrehmoments an dem ersten Rad um ein Vektordrehmoment und Verringern des Nutzbremsdrehmoments an dem zweiten, seitlich gegenüberliegenden Rad um das Vektordrehmoment beinhaltet.
Fahrzeugnutzbremssystem, umfassend: ein Paar von elektrischen Maschinen, wobei jede an ein seitlich gegenüberliegendes Fahrzeugrad zum Steuern des Raddrehmoments gekoppelt ist; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, eine kombinierte Nutzbremsdrehmomentausgabe an den Rädern zu befehlen, die gleich etwa doppelt so hoch ist wie eine Bremsdrehmomentgrenze, die einem zu einem geringeren Drehmoment fähigen Rad plus einem vorbestimmten Drehmomentpuffer entspricht, und zu befehlen, dass ein Nutzbremsdrehmoment an jedem Rad halb so hoch ist wie das kombinierte Nutzbremsdrehmoment plus einer Drehmomentvektoreinstellung als Reaktion auf eine Fahrzeuggierrate, die größer als ein Gierschwellenwert ist.
Fahrzeugnutzbremssystem nach Anspruch 12, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggierrate geringer als der Gierschwellenwert ist, ein Nutzbremsdrehmoment an jedem seitlich gegenüberliegenden Rad zu befehlen, das gleich etwa der geringeren von einer Hälfte der kombinierten Nutzbremsdrehmomentausgabe und einer einzelnen regenerativen Drehmomentfähigkeit ist, die jedem jeweiligen seitlich gegenüberliegenden Rad entspricht.
Fahrzeugnutzbremssystem nach Anspruch 12, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggierrate größer als der Gierschwellenwert ist, ein Nutzbremsdrehmoment an einem ersten Rad zu befehlen, das gleich der Hälfte des kombinierten Nutzbremsdrehmoments plus einem Vektordrehmoment ist, und ein Nutzbremsdrehmoment an einem zweiten Rad zu befehlen, das gleich der Hälfte des kombinierten Nutzbremsdrehmoments minus dem Vektordrehmoment ist.
Fahrzeugnutzbremssystem nach Anspruch 12, wobei die Nutzbremsdrehmomentgrenze jeder von einer ersten elektrischen Maschine und einer zweiten elektrischen Maschine auf mindestens einem von einem Radschlupfwert, der jedem jeweiligen Rad zugeordnet ist, und einer regenerativen Drehmomentfähigkeitsgrenze der elektrischen Maschine basiert.