DE102020131251A1

DE102020131251A1 - System und verfahren zum aktivieren einer sekundärachse

Info

Publication number: DE102020131251A1
Application number: DE102020131251.2A
Authority: DE
Inventors: Jose Velazquez Alcantar; Joseph Jay Torres; Matthew John Shelton
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2021-05-27
Also published as: US11305748B2; US20210155219A1; CN112848884A

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein System und Verfahren zum Aktivieren einer Sekundärachse bereit. Ein Fahrzeug beinhaltet eine durch einen Aktor angetriebene Primärachse und eine durch einen Motor angetriebene Sekundärachse. Die Sekundärachse beinhaltet ein Differential, eine erste und eine zweite Halbwelle, ein erstes und ein zweites Rad, eine erste elektrische Kupplung, die das erste Rad selektiv an die erste Halbwelle koppelt, und eine zweite elektrische Kupplung, die das zweite Rad selektiv an die zweite Halbwelle koppelt. Eine Fahrzeugsteuerung ist zu Folgendem programmiert: als Reaktion auf eine Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und darauf, dass eine erste Drehzahldifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Rad kleiner als ein erster Schwellenwert ist, die erste und die zweite Kupplung gleichzeitig einzukuppeln, und als Reaktion auf die Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und darauf, dass die erste Drehzahldifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Rad den ersten Schwellenwert überschreitet, eine der Kupplungen einzukuppeln und dann anschließend die andere der Kupplungen einzukuppeln, sobald die eine der Kupplungen vollständig eingekuppelt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Elektrofahrzeug mit Allradantrieb und insbesondere ein Steuern der Aktivierung der Sekundärachse.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Fahrzeug kann ein Allradantriebssystem beinhalten, bei dem eine Primärantriebsachse durch einen Primäraktor angetrieben wird und eine Sekundärantriebsachse durch einen Sekundäraktor angetrieben wird. Der Sekundäraktor kann stromlos geschaltet werden, wenn er nicht für den Fahrzeugantrieb benötigt wird, jedoch können sich der Aktor und andere Komponenten des Sekundärantriebs weiterhin drehen, wodurch Drehverluste entstehen. Der Primärantrieb und der Sekundärantrieb können ein zugeordnetes Differential beinhalten. Ein Differential ermöglicht es dem linken und dem rechten Rad, sich mit unterschiedlichen Drehzahlen zu drehen, um das Kurvenfahren zu erleichtern. Bekannte Differentiale beinhalten offene Differentiale, Differentiale mit begrenztem Schlupf und Sperrdifferentiale.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug eine durch einen Aktor angetriebene Primärachse und eine durch einen Motor angetriebene Sekundärachse. Die Sekundärachse beinhaltet ein Differential, eine erste und eine zweite Halbwelle, die mit dem Differential verbunden sind, ein erstes und ein zweites Rad, eine erste elektrische Kupplung, die das erste Rad selektiv an die erste Halbwelle koppelt, und eine zweite elektrische Kupplung, die das zweite Rad selektiv an die zweite Halbwelle koppelt. Eine Fahrzeugsteuerung ist elektrisch mit der ersten und der zweiten Kupplung verbunden und ist zu Folgendem programmiert: als Reaktion (i) auf eine Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und (ii) darauf, dass eine erste Drehzahldifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Rad kleiner als ein erster Schwellenwert ist, die erste und die zweite Kupplung gleichzeitig einzukuppeln, und als Reaktion (i) auf die Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und (ii) darauf, dass die erste Drehzahldifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Rad den ersten Schwellenwert überschreitet, eine der Kupplungen einzukuppeln und dann anschließend die andere der Kupplungen einzukuppeln, sobald die eine der Kupplungen vollständig eingekuppelt ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug eine durch einen Primäraktor angetriebene Primärachse und eine durch einen Sekundäraktor angetriebene Sekundärachse.
Die Sekundärachse beinhaltet ein Differential, eine linke und eine rechte Halbwelle, die mit dem Differential verbunden sind, ein linkes und ein rechtes Rad, eine linke elektrische Kupplung, die das linke Rad selektiv an die linke Halbwelle koppelt, und eine rechte elektrische Kupplung, die das rechte Rad selektiv an die rechte Halbwelle koppelt. Eine Steuerung ist dazu programmiert, als Reaktion auf eine Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und darauf, dass eine erste Drehzahldifferenz zwischen dem linken und dem rechten Rad einen ersten Schwellenwert überschreitet, die rechte Kupplung einzukuppeln und anschließend die linke Kupplung einzukuppeln, wenn das Fahrzeug beschleunigt und nach rechts abbiegt, und die linke Kupplung einzukuppeln und anschließend die rechte Kupplung einzukuppeln, wenn das Fahrzeug beschleunigt und nach links abbiegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug eine durch einen Primäraktor angetriebene Primärachse und eine durch einen Sekundäraktor angetriebene Sekundärachse. Die Sekundärachse beinhaltet ein Differential, eine linke und eine rechte Halbwelle, die mit dem Differential verbunden sind, ein linkes und ein rechtes Rad, eine linke elektrische Kupplung, die das linke Rad selektiv an die linke Halbwelle koppelt, und eine rechte elektrische Kupplung, die das rechte Rad selektiv an die rechte Halbwelle koppelt. Eine Steuerung ist dazu programmiert, als Reaktion (i) auf eine Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse, (ii) darauf, dass eine erste Drehzahldifferenz zwischen dem linken und dem rechten Rad einen ersten Schwellenwert überschreitet, (iii) darauf, dass das Fahrzeug beschleunigt, und (iv) darauf, dass das Fahrzeug nach rechts abbiegt, dem Sekundäraktor eine Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Sekundäraktor dazu gesteuert wird, eine zweite Drehzahldifferenz zwischen dem rechten Rad und der rechten Halbwelle zu reduzieren, dem Sekundäraktor eine Drehmomentsteuerung und ein Einkuppeln der rechten Kupplung zu befehlen, sobald die zweite Drehzahldifferenz kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, dem Sekundäraktor, sobald die rechte Kupplung eingekuppelt ist, eine Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Sekundäraktor dazu gesteuert wird, eine dritte Drehzahldifferenz zwischen dem linken Rad und der linken Halbwelle zu reduzieren, und dem Sekundäraktor eine Drehmomentsteuerung und ein Einkuppeln der linken Kupplung zu befehlen, sobald die dritte Drehzahldifferenz kleiner als ein dritter Schwellenwert ist.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs, das eine Primärantriebsachse und eine Sekundärantriebsachse aufweist.
2 veranschaulicht Verläufe, die verschiedene Parameter in Bezug auf die Aktivierung der Sekundärachse zeigen, wenn das Fahrzeug beschleunigt.
3 veranschaulicht Verläufe, die verschiedene Parameter in Bezug auf die Aktivierung der Sekundärachse zeigen, wenn sich das Fahrzeug verlangsamt.
4A und 4B sind Ablaufdiagramme eines Algorithmus zum Steuern der Aktivierung der Sekundärachse.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In dieser Schrift sind 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 können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die in der vorliegenden Schrift offenbarten konkreten strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von 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 ein elektrifiziertes Fahrzeug 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 1 veranschaulicht repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten. Die physische Platzierung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs kann variieren. Das Fahrzeug 20 kann ein Allradantrieb sein und eine Primärantriebsachse 22 und eine Sekundärantriebsachse 24 beinhalten. Die Primärantriebsachse 22 kann die Hinterachse sein und die Sekundärantriebsachse 24 kann die Vorderachse sein oder umgekehrt. Die Primärantriebsachse 22 wird durch einen Primäraktor 26 angetrieben und die Sekundärachse 24 wird durch einen Sekundäraktor 28 angetrieben. Beispielhafte Aktoren beinhalten eine Brennkraftmaschine und einen Elektromotor. Der Motor kann durch eine Vielzahl verschiedener Arten von elektrischen Maschinen umgesetzt sein. Zum Beispiel kann der Motor eine Wechselstrom-Permanentmagnet-Synchronmaschine sein. Der Motor kann dazu konfiguriert sein, als Motor zum Antreiben des Fahrzeugs und als Generator zum Wiedergewinnen von Energie, wie etwa während des regenerativen Bremsens, zu arbeiten. In der veranschaulichten Konfiguration sind sowohl der Primäraktor 26 als auch der Sekundäraktor 28 Elektromotoren. In anderen Ausführungsformen kann der Primäraktor 26 eine Brennkraftmaschine sein und kann der Sekundäraktor 28 ein Motor sein. Die Motoren 26, 28 sind elektrisch mit einer Hochspannungsbatterie 36 verbunden. Eine Leistungselektronik (nicht gezeigt) konditioniert Gleichstromleistung (direct current power - DC-Leistung), die durch die Batterie 36 bereitgestellt wird, auf die Anforderungen des Motors 28. Die Leistungselektronik kann den Motoren zum Beispiel einen Dreiphasenwechselstrom (three-phase alternating current - Dreiphasen-AC) bereitstellen. Die Leistungselektronik ist zudem dazu konfiguriert, von den Motoren erzeugte AC-Leistung in DC-Leistung umzuwandeln, um die Batterie 36 wiederaufzuladen, wie etwa während des regenerativen Bremsens.
Der Primärmotor 26 kann an ein Differential 30 gekoppelt sein. Das Differential 30 leitet von dem Motor 26 erzeugtes Drehmoment über Halbwellen 34 zu den angetriebenen Rädern 32. Das Differential 30 ist dazu konfiguriert, Drehzahlunterschiede zwischen den angetriebenen Rädern zu ermöglichen, um ein Kurvenfahren des Fahrzeugs zu erleichtern. Das Differential 30 kann ein offenes Differential oder ein Differential mit begrenztem Schlupf sein.
Die Sekundärachse 24 beinhaltet ebenfalls ein Differential 40. Das Differential 40 beinhaltet einen Träger 42, der über ein Getriebe 44 antreibbar mit dem Sekundäraktor 28 verbunden ist. Der Träger 42 stützt ein Paar gegenüberliegender Kegelräder 46 und ein Paar gegenüberliegender Seitenzahnräder 48, die mit den Kegelrädern 46 ineinandergreifen. Die linke und die rechte Halbwelle 50, 56 sind mit zugeordneten Seitenzahnrädern 48 verbunden. In dieser Schrift bedeuten „links“ und „rechts“ vom Blickwinkel des Fahrersitzes aus nach vorne gesehen. Zum Beispiel können die Halbwellen mit den Seitenzahnrädern verzahnt sein. Die linke Halbwelle 50 ist durch eine linke Trennkupplung 54 mit dem linken Rad 52 verbunden und die rechte Halbwelle 56 ist durch eine rechte Trennkupplung 60 mit dem rechten Rad 58 verbunden. Die Trennkupplungen 54, 60 sind auskuppelbar, um die Sekundärachse 24 von der Straße zu entkoppeln, wenn der Sekundäraktor 28 nicht verwendet wird. Dies reduziert Drehverluste und kann die elektrische Reichweite und dergleichen verbessern.
Die Kupplungen 54 und 60 können jeweils eine erste Komponente 62, die drehfest an der Halbwelle befestigt ist, und eine zweite Komponente 64, die drehfest an dem Rad befestigt ist, beinhalten. Ein Einkuppelmechanismus 66 ist dazu konfiguriert, die erste und die zweite Komponente drehfest zu koppeln und zu entkoppeln, um die Kupplung einzukuppeln und auszukuppeln. In einer oder mehreren Ausführungsformen sind die Kupplungen 54, 60 Klauenkupplungen, die ineinandergreifende Zähne an der ersten und der zweiten Komponente beinhalten.
Der Einkuppelmechanismus 66 wird durch eine Steuerung 70 elektronisch gesteuert. Zum Beispiel kann der Einkuppelmechanismus einen Motor oder ein Solenoid beinhalten, der/das die Zähne der ersten und der zweiten Komponente in Eingriff bringt, um die Kupplung zu verriegeln. Während sie als eine Steuerung veranschaulicht ist, kann die Steuerung 70 eine oder mehrere Steuerungen sein. Es versteht sich daher, dass die Steuerung 70 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine „Steuerung“ bezeichnet werden können, die verschiedene Aktoren als Reaktion auf Signale/Daten von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen, wie etwa Betreiben von Aktoren 26, 28, der Kupplungen 54, 60 und der Leistungselektronik, zu steuern. Die Steuerung 70 kann einen Mikroprozessor oder einen Hauptprozessor (central processing unit - CPU) umfassen, der mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien verbunden ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können flüchtige und nicht flüchtige Speicher zum Beispiel in Festwertspeicher (read-only memory - ROM), Direktzugriffsspeicher (randomaccess memory - RAM) und Keep-Alive-Speicher (keep-alive memory - KAM) beinhalten. Beim KAM handelt es sich um einen Dauer- oder nicht flüchtigen Speicher, der zum Speichern verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während der CPU heruntergefahren wird. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung von beliebigen einer Reihe bekannter Speichervorrichtungen umgesetzt sein, wie etwa PROMs (programmierbaren Festwertspeichern), EPROMs (elektrischen PROMs), EEPROMs (elektrisch löschbaren PROMs), Flash-Speicher oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen Speichervorrichtungen oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die zum Speichern von Daten in der Lage sind, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die durch die Steuerung beim Steuern des Verbrennungsmotors oder Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuerung 70 kommuniziert mit verschiedenen Sensoren und Aktoren über eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A-Schnittstelle), die als eine einzelne integrierte Schnittstelle umgesetzt sein kann, die verschiedene Rohdaten oder eine Signalkonditionierung, - verarbeitung und/oder -umwandlung, einen Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ dazu können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale zu konditionieren und zu verarbeiten, bevor sie dem CPU zugeführt werden. Wenngleich sie nicht ausdrücklich veranschaulicht sind, wird der Durchschnittsfachmann verschiedene Funktionen oder Komponenten erkennen, die jeweils innerhalb der vorstehend genannten Teilsysteme durch die Steuerung 70 gesteuert werden können. Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme, und/oder Komponenten, die direkt oder indirekt unter Verwendung einer von der Steuerung ausgeführten Steuerungslogik betätigt werden können, beinhalten Aufladen der Batterie, regeneratives Bremsen, Drehmoment bei unbetätigtem Pedal, Motorbetrieb, Kupplungsbetrieb und dergleichen.
Das Fahrzeug 20 kann eine Vielzahl von Sensoren beinhalten, die eine Eingabe über die E/A-Schnittstelle kommunizieren. Die Sensoren können verwendet werden, um Raddrehzahlen, Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, Gaspedalposition, Bremspedalposition und Halbwellendrehzahl zu messen oder abzuleiten. Zum Beispiel können die Räder Raddrehzahlsensoren 72 beinhalten, die dazu konfiguriert sind, Daten an die Steuerung auszugeben, die eine Drehzahl der Räder angeben. Der Motor 28 kann einen Drehmelder 74 beinhalten, der die Motordrehzahl angebende Signale an die Steuerung 70 ausgibt. Die Halbwellen 50 und 56 können jeweils einen zugeordneten Drehzahlsensor 76 beinhalten, der dazu konfiguriert ist, die Drehzahl angebende Daten auszugeben. Die Drehzahlsensoren 76 können zudem in elektronischer Kommunikation mit der Steuerung 70 stehen. Die Drehzahlsensoren 76 können innerhalb des Differentialgehäuses angeordnet sein. Der Drehzahlsensor 76 kann die Halbwellen oder die Seitenzahnräder messen. Die Steuerung ist dazu programmiert, diese einzelnen Drehzahlen zu registrieren und Berechnungen unter Verwendung dieser Drehzahlen als Eingaben durchzuführen. Zum Beispiel kann die Steuerung Durchschnittsdrehzahlen der Räder und der Halbwellen berechnen.
Die Kupplungen 54, 60 beinhalten möglicherweise keine Synchronisierungsmerkmale; daher muss die Drehzahldifferenz zwischen den Halbwellen und ihren zugeordneten Rädern klein sein, um ein sanftes Einkuppeln der Kupplungen zu erzeugen. Die Kupplungen 54, 60 werden durch Drehen der Halbwellen mit dem Motor 28 eingekuppelt, um eine im Wesentlichen gleiche Drehzahl wie die Räder aufzuweisen. Da die Halbwellen unbelastet sind, ist das Drehmoment, das erforderlich ist, um sie auf die gewünschte Drehzahl zu beschleunigen, relativ niedrig, und sobald die gewünschte Drehzahl erreicht ist, kann das Drehmoment reduziert werden, um ein sanftes Einkuppeln der Kupplung zu erleichtern. Der Motor 28 ist nicht in der Lage, die Halbwellen 50, 56 unabhängig zu drehen und kann stattdessen nur eine Durchschnittsdrehzahl der Halbwellen beeinflussen. Dies ist während einer Geradeausfahrt nicht problematisch, da sich jede Halbwelle mit ungefähr der gleichen Drehzahl drehen sollte. Während einer Kurvenfahrt weisen die linke und die rechte Halbwelle jedoch unterschiedliche Drehzahlen auf. Um dies zu überwinden, ist die Steuerung 70 dazu programmiert, die Kupplungen 54 und 60 gleichzeitig einzukuppeln, wenn die Drehzahldifferenz zwischen dem linken und dem rechten Rad 52, 58 kleiner als ein Schwellenwert ist, d. h. das Fahrzeug geradeaus fährt, und das Einkuppeln der Kupplungen 54, 60 zu versetzen, wenn das Fahrzeug abbiegt, d. h. die Drehzahldifferenz zwischen dem linken und dem rechten Rad den Schwellenwert überschreitet. In einer oder mehreren Ausführungsformen wird während der Fahrzeugbeschleunigung zuerst das Innenrad eingekuppelt und anschließend das Außenrad eingekuppelt, und wird während der Fahrzeugverlangsamung zuerst das Außenrad eingekuppelt und anschließend das Innenrad eingekuppelt. Dies vermeidet die Notwendigkeit, die Richtung der Halbwellenbeschleunigung während des Einkuppelprozesses zu ändern.
2 veranschaulicht eine Reihe von Verläufen 100, die verschiedene Parameter während des Einkuppelns der Kupplungen 54, 60 zeigen, wenn das Fahrzeug 20 beschleunigt. In diesem Beispiel ist die Sekundärachse vor einem Zeitpunkt T1 inaktiv. Bei dem Zeitpunkt T1 empfängt die Steuerung einen Befehl zum Aktivieren der Sekundärachse 24. Die Sekundärachse 24 wird durch Versorgen des Sekundärmotors 28 mit Strom und Einkuppeln (Verriegeln) der Kupplungen 54, 60 aktiviert. In diesem Beispiel findet der Befehl zum Aktivieren während einer Kurve statt, wie durch das Gefälle zwischen der Außenraddrehzahl 102 und der Innenraddrehzahl 104 gezeigt. Wie vorstehend erläutert, wird das Einkuppeln der Kupplungen versetzt erfolgen, wobei das Innenrad zuerst verbunden wird und das Außenrad als zweites verbunden wird. Als Reaktion auf Empfangen des Aktivierungssignals befiehlt die Steuerung dem Motor 28 eine Drehzahlsteuerung. Bei der Drehzahlsteuerung wird dem Motor 28 eine Solldrehzahl befohlen und es werden Steuerungen mit geschlossenem Regelkreis verwendet, um einen Fehler zwischen der Solldrehzahl und der aktuellen Motordrehzahl zu reduzieren. Hier ist das Soll die Drehzahl des Innenrads. Das Soll kann durch einen Versatz modifiziert werden, der während des Testens kalibrierbar ist. Bei einem Zeitpunkt T2 stimmen beide Halbwellendrehzahlen 106 im Wesentlichen mit der Innenraddrehzahl 104 überein (beide weisen bei diesem Zeitschritt die gleiche Drehzahl auf) und wird der Motor 28 von Drehzahlsteuerung auf Drehmomentsteuerung umgeschaltet, bei der das Motordrehmoment gesteuert wird, um der Innenraddrehzahl zu folgen, während minimales Drehmoment erzeugt wird. Der dem Innenrad zugeordneten Kupplung wird befohlen, sich zu schließen, und diese ist bis zu einem Zeitpunkt T3 vollständig eingekuppelt. Nun wird das Außenrad mit seiner zugeordneten Halbwelle verbunden. Sobald sich die Innenkupplung schließt, wird der Motor wieder auf Drehzahlsteuerung umgeschaltet, wobei die Außenhalbwelle die Solldrehzahl ist. Der Motor erhöht die Drehzahl der Halbwelle zur Außenraddrehzahl 102 hin, bis der Fehler unter einen Schwellenwert reduziert ist. Es ist wichtig anzumerken, dass bei einem offenen Differential, z. B. dem Differential 40, das gesamte Drehmoment, das durch den Traktionsmotor 28 bereitgestellt wird, durch den Weg des geringsten Widerstands fließt, der in diesem Fall die getrennte Halbwelle ist. Somit wird das gesamte Drehmoment, das durch den Traktionsmotor 28 bereitgestellt wird, zum Beschleunigen der getrennten Außenhalbwelle und nicht an dem verbundenen Innenrad aufgewendet. Die Drehzahlsteuerung des Motors kann verwendet werden, um die Außenraddrehzahl über eine Rückkopplungssteuerung zu verfolgen. Bei einem Zeitpunkt T4 stimmt die Halbwellendrehzahl 108 im Wesentlichen mit der Raddrehzahl 104 überein und wird der Motor wieder auf Drehmomentsteuerung umgeschaltet und wird die Außenkupplung in den geschlossenen Zustand befohlen. Bei einem Zeitpunkt T5 ist die Außenkupplung geschlossen und beide Räder sind nun mit der Sekundärachse 24 verbunden. Der Motor 28 kann nun gemäß dem vom Fahrer angeforderten Drehmoment gesteuert werden.
3 veranschaulicht eine Reihe von Verläufen 120, die verschiedene Parameter während des Einkuppelns der Kupplungen 54, 60 zeigen, wenn sich das Fahrzeug 20 verlangsamt. Der Betrieb ist ähnlich wie vorstehend, nur umgekehrt, wobei das Außenrad zuerst verbunden wird und das Innenrad als zweites verbunden wird. In diesem Beispiel ist die Sekundärachse 24 vor dem Zeitpunkt T1 inaktiv. Bei dem Zeitpunkt T1 empfängt die Steuerung einen Befehl zum Aktivieren der Sekundärachse 24. In diesem Beispiel findet der Befehl zum Aktivieren während einer Kurve statt, wie durch das Drehzahlgefälle zwischen der Außenraddrehzahl 122 und der Innenraddrehzahl 124 gezeigt. Als Reaktion auf Empfangen des Aktivierungssignals befiehlt die Steuerung dem Motor 28 eine Drehzahlsteuerung und beginnt, die Halbwellen zum Drehzahlsoll hin zu beschleunigen, bei dem es sich um die Drehzahl des Außenrads handelt. Bei dem Zeitpunkt T2 stimmen die Halbwellendrehzahlen 126 im Wesentlichen mit der Außenraddrehzahl 122 überein (beide weisen die gleiche Drehzahl auf) und wird der Motor 28 von Drehzahlsteuerung auf Drehmomentsteuerung umgeschaltet, bei der das Motordrehmoment gesteuert wird, um der Außenraddrehzahl 122 zu folgen und minimales Drehmoment bereitzustellen. Der dem Außenrad zugeordneten Kupplung wird befohlen, sich zu schließen und diese ist bis zum Zeitpunkt T3 vollständig eingekuppelt. Nun wird das Innenrad mit seiner zugeordneten Halbwelle verbunden. Sobald die Innenkupplung geschlossen ist, wird der Motor wieder auf Drehzahlsteuerung umgeschaltet und wird die Innenhalbwellendrehzahl 128 zur Außenraddrehzahl 102 hin reduziert, indem ein negatives Drehmoment mit dem Motor 28 angelegt wird. Bei dem Zeitpunkt T4 stimmt die Innenhalbwellendrehzahl 128 im Wesentlichen mit der Raddrehzahl 124 überein und wird der Motor wieder auf Drehmomentsteuerung umgeschaltet und wird die Innenkupplung in den geschlossenen Zustand befohlen. Bei dem Zeitpunkt T5 ist die Innenkupplung geschlossen und beide Räder sind nun mit der Sekundärachse 24 verbunden.
Die durch die Steuerung 70 durchgeführte Steuerlogik oder durchgeführten Funktionen können in einer oder mehreren Figuren durch Ablaufdiagramme oder ähnliche Diagramme wiedergegeben sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder eine repräsentative Steuerlogik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen, umgesetzt sein können/kann. Demnach können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Obwohl dies nicht immer explizit veranschaulicht ist, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der konkret verwendeten Verarbeitungsstrategie wiederholt durchgeführt werden können. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die in dieser Schrift beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erzielen, sondern ist vielmehr zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Die Steuerlogik kann primär in Software umgesetzt sein, die durch eine mikroprozessorbasierte Fahrzeug-, Verbrennungsmotor- und/oder Antriebsstrangsteuerung, wie etwa die Steuerung 70, 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/einem oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt sein, auf denen Daten gespeichert sind, die Code oder Anweisungen darstellen, der/die durch einen Computer zum Steuern des Fahrzeugs oder seiner Teilsysteme ausgeführt wird/werden. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere einer Reihe bekannter physischer Vorrichtungen beinhalten, die einen elektrischen, magnetischen und/oder optischen Speicher nutzen, um ausführbare Anweisungen und zugeordnete Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen zu speichern.
4A und 4B veranschaulichen ein beispielhaftes Ablaufdiagramm 200 eines Algorithmus zum Steuern der Aktivierung der Sekundärachse 24. Die Steuerung beginnt bei Vorgang 202, wenn die Steuerung eine Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse empfängt. Die Steuerung geht dann zu Vorgang 204 über, wo die Steuerung eine Raddrehzahldifferenz zwischen dem linken und dem rechten Rad berechnet. Vorgang 206 bestimmt, ob die Drehzahldifferenz zwischen den Rädern einen Schwellenwert überschreitet, was angibt, dass das Fahrzeug um einen Schwellenbetrag abbiegt. Wenn das Fahrzeug nicht abbiegt, d. h. die Drehzahldifferenz kleiner als der Schwellenwert ist, geht die Steuerung zu Vorgang 208 über und werden die linke und die rechte Kupplung gleichzeitig eingekuppelt. Der Einkuppelprozess kann Befehlen des Sekundärmotors zu einer Drehzahlsteuerung beinhalten, bei welcher der Motor dazu gesteuert wird, einen Fehler (Drehzahldifferenz) zwischen der Durchschnittsdrehzahl der Halbwellen und einer Durchschnittsdrehzahl der Räder zu reduzieren. Sobald eine Drehzahldifferenz zwischen der Durchschnittsdrehzahl der Räder und der Durchschnittsdrehzahl der Halbwellen kleiner als ein Schwellenwert ist, wird dem Motor eine Drehmomentsteuerung befohlen und werden die Kupplungen im Wesentlichen gleichzeitig eingekuppelt.
Wenn das Fahrzeug abbiegt, geht die Steuerung zu Vorgang 210 über und bestimmt die Steuerung, ob das Fahrzeug nach links oder nach rechts abbiegt. Die Steuerung kann die Richtung des Abbiegens durch Vergleichen der Raddrehzahlen des linken und des rechten Rads 52, 58 bestimmen. Wenn sich zum Beispiel das linke Rad 52 schneller als das rechte Rad 58 dreht, biegt das Fahrzeug nach rechts ab. Das Fahrzeug kann die Abbiegerrichtung auch gemäß einem Vorzeichen (positiv oder negativ) der Differenz zwischen der rechten und linken Raddrehzahl bestimmen. Wenn zum Beispiel die linke Raddrehzahl von der rechten Raddrehzahl subtrahiert wird und die Differenz negativ ist, dann biegt das Fahrzeug nach rechts ab. Dies sind lediglich Beispiele und es können andere Mittel verwendet werden, um zu bestimmen, in welche Richtung das Fahrzeug abbiegt. Zum Beispiel kann die Steuerung auch einen Lenkradwinkel berücksichtigen.
Wenn das Fahrzeug nach links abbiegt, geht die Steuerung zu Vorgang 212 über, bei dem die Steuerung die rechte Raddrehzahl als Außenraddrehzahl und die linke Raddrehzahl als Innenraddrehzahl einstellt. Bei Vorgang 216 bestimmt die Steuerung, ob sich das Fahrzeug verlangsamt. Wenn nicht, geht die Steuerung zu Vorgang 218 über. Wie vorstehend erörtert, wird zuerst das Innenrad und dann das Außenrad als zweites verbunden, wenn das Fahrzeug beschleunigt oder eine konstante Geschwindigkeit hält. Bei Vorgang 218 wird dem Motor eine Drehzahlsteuerung befohlen, bei der die Steuerung den Motor zu einer Solldrehzahl hin steuert, zum Beispiel unter Verwendung von Steuerungen mit geschlossenem Regelkreis. Hier ist die Solldrehzahl gleich der Innenraddrehzahl plus einem Versatz. Da das Fahrzeug sich nicht verlangsamt, ist der Versatz ein positiver Wert, d. h., das Drehzahlsoll ist etwas höher als die Innenraddrehzahl. Die etwas höhere Halbwellendrehzahl unterstützt das Einkuppeln der Kupplung, wodurch z. B. ein Verhaken verhindert wird.
Der Sekundärmotor bleibt in der Drehzahlsteuerung, bis der Drehzahlfehler kleiner als ein Schwellenwert ist, wie in Vorgang 220 bestimmt. Die Steuerung geht dann zu Vorgang 222 über und die Steuerung befiehlt dem Elektromotor eine Drehmomentsteuerung und stellt das Motordrehmoment auf Grundlage der Radbeschleunigung, der konzentrierten Kraftübertragungsträgheit (die den Rädern zuzurechnen ist) und des Drehmomentwiderstands ein. Bei Vorgang 222 befiehlt die Steuerung außerdem der Innenkupplung, einzukuppeln. Bei Vorgang 224 überwacht die Steuerung die Innenkupplung und bestimmt, wann die Kupplung vollständig eingekuppelt ist. Die Steuerung geht zu Vorgang 226 über, sobald die Innenkupplung vollständig eingekuppelt ist. Bei Vorgang 226 wird der Motor auf Drehzahlsteuerung geschaltet und die Steuerung stellt ein Drehzahlsoll gleich der Außenraddrehzahl plus einem Versatz ein. Bei Vorgang 228 überwacht die Steuerung den Fehler zwischen der Außenhalbwellendrehzahl und der Außenraddrehzahl. Die Steuerung geht zu Vorgang 230 über, wenn der Drehzahlfehler kleiner als der Schwellenwert ist. Bei Vorgang 230 wird der Motor wieder auf Drehmomentsteuerung geschaltet und der Außenkupplung wird befohlen, einzukuppeln. Bei Vorgang 232 überwacht die Steuerung das Einkuppeln der Kupplung. Die Steuerung endet, sobald die Außenkupplung vollständig eingekuppelt ist.
Wenn das Fahrzeug sich verlangsamt, geht die Steuerung zu Vorgang 234 über. Bei Vorgang 234 wird der Motor auf Drehzahlsteuerung gesetzt und wird das Drehzahlsoll gleich der Außenraddrehzahl plus einem Versatz eingestellt. Hier ist der Versatz ein negativer Wert, da sich das Fahrzeug verlangsamt. Der negative Versatz bewirkt, dass sich die Außenhalbwelle langsamer dreht als das Außenrad, was das Einkuppeln der Kupplung erleichtert, wenn sich das Fahrzeug verlangsamt. Bei Vorgang 236 überwacht die Steuerung den Fehler zwischen der Außenraddrehzahl und der Außenhalbwellendrehzahl. Die Steuerung geht zu Vorgang 238 über, wenn der Drehzahlfehler kleiner als ein Schwellenwert ist. Bei Vorgang 238 wird der Motor auf Drehmomentsteuerung eingestellt und wird der Außenkupplung befohlen, einzukuppeln. Die Steuerung überwacht den Betrieb der Kupplung bei Vorgang 240. Die Steuerung geht zu Vorgang 242 über, sobald die Außenkupplung vollständig eingekuppelt ist. Bei Vorgang 242 wird der Motor wieder auf Drehzahlsteuerung gesetzt. Das Drehzahlsoll wird gleich der Innenraddrehzahl plus einem positiven Versatz eingestellt. (Es ist zu beachten, dass das Innenrad einen positiven Versatz verwenden kann, im Gegensatz zum Außenrad, das einen negativen Versatz verwenden kann.) Während der Drehzahlsteuerung überwacht die Steuerung den Fehler zwischen der Innenhalbwelle und dem Innenrad. Die Steuerung geht zu Vorgang 246 über, sobald der Fehler unter den Schwellenwert reduziert wurde. Bei Vorgang 248 setzt die Steuerung den Motor wieder auf Drehmomentsteuerung und befiehlt der Innenkupplung, einzukuppeln. Die Steuerung überwacht bei Vorgang 250 das Einkuppeln der Kupplung und die Steuerung endet, sobald die Innenkupplung vollständig eingekuppelt wurde.
Die vorstehend beschriebenen Steuerungen ermöglichen, dass die Sekundärachse aktiviert wird, während sich das Fahrzeug bewegt, selbst in Fällen, in denen die Kupplungen keine Drehzahlanpassungsvorrichtungen, wie etwa Synchronisiervorrichtungen, beinhalten. Synchronisiervorrichtungen sind möglicherweise nicht erforderlich, wenn die vorstehenden Steuerungen eingesetzt werden, da der Sekundärmotor in der Lage ist, die Drehzahlen der Halbwellen an die der Räder anzupassen, selbst während einer Kurvenfahrt, wenn die Innenräder und die Außenräder sowie die Halbwellen unterschiedliche Drehzahlen aufweisen.
Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen werden. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen so beschrieben worden sein könnten, dass sie Vorteile bereitstellen oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Eigenschaften bevorzugt sind, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale oder einer oder mehrerer Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um gewünschte Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute können unter anderem Folgendes beinhalten: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einfachheit der Montage usw. Somit liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen des Standes der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine durch einen Primäraktor angetriebene Primärachse; eine durch einen Motor angetriebene Sekundärachse, wobei die Sekundärachse Folgendes beinhaltet: ein Differential, eine erste und eine zweite Halbwelle, die mit dem Differential verbunden sind, ein erstes und ein zweites Rad, eine erste elektrische Kupplung, die das erste Rad selektiv an die erste Halbwelle koppelt, und eine zweite elektrische Kupplung, die das zweite Rad selektiv an die zweite Halbwelle koppelt; und eine Steuerung, die elektrisch mit der ersten und der zweiten Kupplung verbunden und zu Folgendem programmiert ist: als Reaktion (i) auf eine Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und (ii) darauf, dass eine erste Drehzahldifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Rad kleiner als ein erster Schwellenwert ist, die erste und die zweite Kupplung gleichzeitig einzukuppeln, und als Reaktion (i) auf die Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und (ii) darauf, dass die erste Drehzahldifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Rad den ersten Schwellenwert überschreitet, eine der Kupplungen einzukuppeln und dann anschließend die andere der Kupplungen einzukuppeln, sobald die eine der Kupplungen vollständig eingekuppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die eine der Kupplungen die erste Kupplung, wenn (i) das Fahrzeug beschleunigt und (ii) eine Drehzahl des ersten Rads kleiner als eine Drehzahl des zweiten Rads ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die eine der Kupplungen die erste Kupplung, wenn (i) sich das Fahrzeug verlangsamt und (ii) die Drehzahl des ersten Rads größer als die Drehzahl des zweiten Rads ist.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das gleichzeitige Einkuppeln der ersten und der zweiten Kupplung ferner als Reaktion darauf, dass eine Durchschnittsdrehzahl der ersten und der zweiten Halbwelle innerhalb eines zweiten Schwellenwerts der Drehzahldifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Rad liegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion (i) auf die Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und (ii) darauf, dass die erste Drehzahldifferenz kleiner als der erste Schwellenwert ist, dem Motor eine Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei der eine zweite Drehzahldifferenz zwischen einer Durchschnittsdrehzahl der Halbwellen und einer Durchschnittsdrehzahl der Räder reduziert wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion (i) auf die Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und (ii) darauf, dass die erste Drehzahldifferenz den ersten Schwellenwert überschreitet, den Motor in die Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Motor dazu gesteuert wird, eine dritte Drehzahldifferenz zwischen dem einen der Räder und der einen der Halbwellen, die der einen der Kupplungen zugeordnet sind, zu reduzieren, und dem Sekundärmotor eine Drehmomentsteuerung zu befehlen, bis die eine der Kupplungen eingekuppelt ist, als Reaktion darauf, dass die dritte Drehzahldifferenz kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion (i) auf die Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und (ii) darauf, dass die erste Drehzahldifferenz den Schwellenwert überschreitet, den Motor in die Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Motor dazu gesteuert wird, eine dritte Drehzahldifferenz zwischen dem einen der Räder und der einen der Halbwellen, die der einen der Kupplungen zugeordnet sind, zu reduzieren, als Reaktion darauf, dass die dritte Drehzahldifferenz kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, dem Motor eine Drehmomentsteuerung zu befehlen, als Reaktion darauf, dass eine der Kupplungen eingekuppelt wird, den Motor in die Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Motor dazu gesteuert wird, eine vierte Drehzahldifferenz zwischen dem anderen der Räder und der anderen der Halbwellen, die der anderen der Kupplungen zugeordnet sind, zu reduzieren, und als Reaktion darauf, dass die vierte Drehzahldifferenz kleiner als ein dritter Schwellenwert ist, dem Motor eine Drehmomentsteuerung zu befehlen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Differential einen Träger, der antreibbar mit dem Sekundärmotor verbunden ist, ein erstes und ein zweites Seitenzahnrad, die durch den Träger gestützt und jeweils mit der ersten und der zweiten Halbwelle verbunden sind, und einen Drehmomentübertragungsmechanismus, der zwischen dem ersten und dem zweiten Seitenzahnrad wirkt und dazu konfiguriert ist, eine Drehung dazwischen zu synchronisieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Drehmomentübertragungsmechanismus eine Feder mit einem ersten Ende, das mit dem ersten Seitenzahnrad verbunden ist, und einem zweiten Ende, das mit dem zweiten Seitenzahnrad verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Differential ein offenes Differential.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine durch einen Primäraktor angetriebene Primärachse; eine durch einen Sekundäraktor angetriebene Sekundärachse, wobei die Sekundärachse Folgendes beinhaltet: ein Differential, eine linke und eine rechte Halbwelle, die mit dem Differential verbunden sind, ein linkes und ein rechtes Rad, eine linke elektrische Kupplung, die das linke Rad selektiv an die linke Halbwelle koppelt, und eine rechte elektrische Kupplung, die das rechte Rad selektiv an die rechte Halbwelle koppelt; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, als Reaktion auf eine Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und darauf, dass eine erste Drehzahldifferenz zwischen dem linken und dem rechten Rad einen ersten Schwellenwert überschreitet, die rechte Kupplung einzukuppeln und anschließend die linke Kupplung einzukuppeln, wenn das Fahrzeug beschleunigt und nach rechts abbiegt, und die linke Kupplung einzukuppeln und anschließend die rechte Kupplung einzukuppeln, wenn das Fahrzeug beschleunigt und nach links abbiegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion auf eine Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und darauf, dass die erste Drehzahldifferenz den ersten Schwellenwert überschreitet: die linke Kupplung einzukuppeln und anschließend die rechte Kupplung einzukuppeln, wenn sich das Fahrzeug verlangsamt und nach rechts abbiegt, und die rechte Kupplung einzukuppeln und anschließend die linke Kupplung einzukuppeln, wenn sich das Fahrzeug verlangsamt und nach links abbiegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion auf die Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und darauf, dass die erste Drehzahldifferenz zwischen dem linken und dem rechten Rad kleiner als der erste Schwellenwert ist, die linke und die rechte Kupplung gleichzeitig einzukuppeln, wenn eine Differenz zwischen einer Durchschnittsdrehzahl des linken und des rechten Rads und einer Durchschnittsdrehzahl der linken und der rechten Halbwelle kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Einkuppeln der rechten Kupplung ferner Folgendes: dem Sekundäraktor eine Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Sekundäraktor dazu gesteuert wird, eine zweite Drehzahldifferenz zwischen dem rechten Rad und der rechten Halbwelle zu reduzieren, und als Reaktion darauf, dass die zweite Drehzahldifferenz kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, dem Sekundäraktor eine Drehmomentsteuerung und ein Einkuppeln der rechten Kupplung zu befehlen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das anschließende Einkuppeln der linken Kupplung ferner Folgendes: als Reaktion darauf, dass die rechte Kupplung eingekuppelt wird, den Sekundäraktor in die Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Sekundäraktor dazu gesteuert wird, eine dritte Drehzahldifferenz zwischen dem linken Rad und der linken Halbwelle zu reduzieren, und als Reaktion darauf, dass die dritte Drehzahldifferenz kleiner als ein dritter Schwellenwert ist, dem Sekundäraktor eine Drehmomentsteuerung und ein Einkuppeln der linken Kupplung zu befehlen.
Gemäß einer Ausführungsform sind der Primäraktor und der Sekundäraktor Elektromotoren.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Differential einen Träger, der antreibbar mit dem Sekundäraktor verbunden ist, ein linkes und ein rechtes Seitenzahnrad, die durch den Träger gestützt und jeweils mit der linken und der rechten Halbwelle verbunden sind, und ein elastisches Element, das zwischen dem linken und dem rechten Seitenzahnrad wirkt und dazu konfiguriert ist, eine Drehung dazwischen zu synchronisieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine durch einen Primäraktor angetriebene Primärachse; eine durch einen Sekundäraktor angetriebene Sekundärachse, wobei die Sekundärachse Folgendes beinhaltet: ein Differential, eine linke und eine rechte Halbwelle, die mit dem Differential verbunden sind, ein linkes und ein rechtes Rad, eine linke elektrische Kupplung, die das linke Rad selektiv an die linke Halbwelle koppelt, und eine rechte elektrische Kupplung, die das rechte Rad selektiv an die rechte Halbwelle koppelt; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, als Reaktion (i) auf eine Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse, (ii) darauf, dass eine erste Drehzahldifferenz zwischen dem linken und dem rechten Rad einen ersten Schwellenwert überschreitet, (iii) darauf, dass das Fahrzeug beschleunigt, und (iv) darauf, dass das Fahrzeug nach rechts abbiegt, dem Sekundäraktor eine Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Sekundäraktor dazu gesteuert wird, eine zweite Drehzahldifferenz zwischen dem rechten Rad und der rechten Halbwelle zu reduzieren, dem Sekundäraktor eine Drehmomentsteuerung und ein Einkuppeln der rechten Kupplung zu befehlen, sobald die zweite Drehzahldifferenz kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, dem Sekundäraktor, sobald die rechte Kupplung eingekuppelt ist, eine Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Sekundäraktor dazu gesteuert wird, eine dritte Drehzahldifferenz zwischen dem linken Rad und der linken Halbwelle zu reduzieren, und dem Sekundäraktor eine Drehmomentsteuerung und ein Einkuppeln der linken Kupplung zu befehlen, sobald die dritte Drehzahldifferenz kleiner als ein dritter Schwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion (i) auf die Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse, (ii) darauf, dass die erste Drehzahldifferenz den ersten Schwellenwert überschreitet, (iii) darauf, dass das Fahrzeug beschleunigt, und (iv) darauf, dass das Fahrzeug nach links abbiegt, dem Sekundäraktor eine Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Sekundäraktor dazu gesteuert wird, die dritte Drehzahldifferenz zwischen dem linken Rad und der linken Halbwelle zu reduzieren, dem Sekundäraktor eine Drehmomentsteuerung und ein Einkuppeln der linken Kupplung zu befehlen, sobald die dritte Drehzahldifferenz kleiner als der dritte Schwellenwert ist, dem Sekundäraktor, sobald die linke Kupplung eingekuppelt ist, eine Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Sekundäraktor dazu gesteuert wird, die zweite Drehzahldifferenz zwischen dem rechten Rad und der rechten Halbwelle zu reduzieren, und dem Sekundäraktor eine Drehmomentsteuerung und ein Einkuppeln der rechten Kupplung zu befehlen, sobald die zweite Drehzahldifferenz kleiner als der zweite Schwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion (i) auf die Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und (ii) darauf, dass die erste Drehzahldifferenz zwischen dem linken und dem rechten Rad kleiner als der erste Schwellenwert ist, die linke und die rechte Kupplung gleichzeitig einzukuppeln, wenn eine Differenz zwischen einer Durchschnittsdrehzahl des linken und des rechten Rads und einer Durchschnittsdrehzahl der linken und der rechten Halbwelle kleiner als ein vierter Schwellenwert ist.

Claims

Fahrzeug, Folgendes umfassend: eine durch einen Aktor angetriebene Primärachse; eine durch einen Motor angetriebene Sekundärachse, wobei die Sekundärachse Folgendes beinhaltet: ein Differential, eine erste und eine zweite Halbwelle, die mit dem Differential verbunden sind, ein erstes und ein zweites Rad, eine erste elektrische Kupplung, die das erste Rad selektiv an die erste Halbwelle koppelt, und eine zweite elektrische Kupplung, die das zweite Rad selektiv an die zweite Halbwelle koppelt; und eine Steuerung, die elektrisch mit der ersten und der zweiten Kupplung verbunden und zu Folgendem programmiert ist: als Reaktion (i) auf eine Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und (ii) darauf, dass eine erste Drehzahldifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Rad kleiner als ein erster Schwellenwert ist, die erste und die zweite Kupplung gleichzeitig einzukuppeln, und als Reaktion (i) auf die Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und (ii) darauf, dass die erste Drehzahldifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Rad den ersten Schwellenwert überschreitet, eine der Kupplungen einzukuppeln und dann anschließend die andere der Kupplungen einzukuppeln, sobald die eine der Kupplungen vollständig eingekuppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die eine der Kupplungen die erste Kupplung ist, wenn (i) das Fahrzeug beschleunigt und (ii) eine Drehzahl des ersten Rads kleiner als eine Drehzahl des zweiten Rads ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die eine der Kupplungen die erste Kupplung ist, wenn (i) sich das Fahrzeug verlangsamt und (ii) die Drehzahl des ersten Rads größer als die Drehzahl des zweiten Rads ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion (i) auf die Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und (ii) darauf, dass die erste Drehzahldifferenz kleiner als der erste Schwellenwert ist, dem Motor eine Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei der eine zweite Drehzahldifferenz zwischen einer Durchschnittsdrehzahl der Halbwellen und einer Durchschnittsdrehzahl der Räder reduziert wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion (i) auf die Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und (ii) darauf, dass die erste Drehzahldifferenz kleiner als der erste Schwellenwert ist, dem Motor eine Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei der eine zweite Drehzahldifferenz zwischen einer Durchschnittsdrehzahl der Halbwellen und einer Durchschnittsdrehzahl der Räder reduziert wird.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion (i) auf die Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und (ii) darauf, dass die erste Drehzahldifferenz den ersten Schwellenwert überschreitet, den Motor in die Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Motor dazu gesteuert wird, eine dritte Drehzahldifferenz zwischen dem einen der Räder und der einen der Halbwellen, die der einen der Kupplungen zugeordnet sind, zu reduzieren, und dem Sekundärmotor eine Drehmomentsteuerung zu befehlen, bis die eine der Kupplungen eingekuppelt ist, als Reaktion darauf, dass die dritte Drehzahldifferenz kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion (i) auf die Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und (ii) darauf, dass die erste Drehzahldifferenz den Schwellenwert überschreitet, den Motor in die Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Motor dazu gesteuert wird, eine dritte Drehzahldifferenz zwischen dem einen der Räder und der einen der Halbwellen, die der einen der Kupplungen zugeordnet sind, zu reduzieren, als Reaktion darauf, dass die dritte Drehzahldifferenz kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, dem Motor eine Drehmomentsteuerung zu befehlen, als Reaktion darauf, dass eine der Kupplungen eingekuppelt wird, den Motor in die Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Motor dazu gesteuert wird, eine vierte Drehzahldifferenz zwischen dem anderen der Räder und der anderen der Halbwellen, die der anderen der Kupplungen zugeordnet sind, zu reduzieren, und als Reaktion darauf, dass die vierte Drehzahldifferenz kleiner als ein dritter Schwellenwert ist, dem Motor eine Drehmomentsteuerung zu befehlen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Differential Folgendes beinhaltet: einen Träger, der antreibbar mit dem Sekundärmotor verbunden ist, ein erstes und ein zweites Seitenzahnrad, die durch den Träger gestützt und jeweils mit der ersten und der zweiten Halbwelle verbunden sind, und einen Drehmomentübertragungsmechanismus, der zwischen dem ersten und dem zweiten Seitenzahnrad wirkt und dazu konfiguriert ist, eine Drehung dazwischen zu synchronisieren.
Fahrzeug, Folgendes umfassend: eine durch einen Primäraktor angetriebene Primärachse; eine durch einen Sekundäraktor angetriebene Sekundärachse, wobei die Sekundärachse Folgendes beinhaltet: ein Differential, eine linke und eine rechte Halbwelle, die mit dem Differential verbunden sind, ein linkes und ein rechtes Rad, eine linke elektrische Kupplung, die das linke Rad selektiv an die linke Halbwelle koppelt, und eine rechte elektrische Kupplung, die das rechte Rad selektiv an die rechte Halbwelle koppelt; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, als Reaktion auf eine Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und darauf, dass eine erste Drehzahldifferenz zwischen dem linken und dem rechten Rad den ersten Schwellenwert überschreitet, die rechte Kupplung einzukuppeln und anschließend die linke Kupplung einzukuppeln, wenn das Fahrzeug beschleunigt und nach rechts abbiegt, und die linke Kupplung einzukuppeln und anschließend die rechte Kupplung einzukuppeln, wenn das Fahrzeug beschleunigt und nach links abbiegt.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion auf eine Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und darauf, dass die erste Drehzahldifferenz den ersten Schwellenwert überschreitet: die linke Kupplung einzukuppeln und anschließend die rechte Kupplung einzukuppeln, wenn sich das Fahrzeug verlangsamt und nach rechts abbiegt, und die rechte Kupplung einzukuppeln und anschließend die linke Kupplung einzukuppeln, wenn sich das Fahrzeug verlangsamt und nach links abbiegt.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion auf die Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse und darauf, dass die erste Drehzahldifferenz zwischen dem linken und dem rechten Rad kleiner als der erste Schwellenwert ist, die linke und die rechte Kupplung gleichzeitig einzukuppeln, wenn eine Differenz zwischen einer Durchschnittsdrehzahl des linken und des rechten Rads und einer Durchschnittsdrehzahl der linken und der rechten Halbwelle kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei das Einkuppeln der rechten Kupplung ferner Folgendes beinhaltet: dem Sekundäraktor eine Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Sekundäraktor dazu gesteuert wird, eine zweite Drehzahldifferenz zwischen dem rechten Rad und der rechten Halbwelle zu reduzieren, und als Reaktion darauf, dass die zweite Drehzahldifferenz kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, dem Sekundäraktor eine Drehmomentsteuerung und ein Einkuppeln der rechten Kupplung zu befehlen.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei das anschließende Einkuppeln der linken Kupplung ferner Folgendes beinhaltet: als Reaktion darauf, dass die rechte Kupplung eingekuppelt wird, den Sekundäraktor in die Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Sekundäraktor dazu gesteuert wird, eine dritte Drehzahldifferenz zwischen dem linken Rad und der linken Halbwelle zu reduzieren, und als Reaktion darauf, dass die dritte Drehzahldifferenz kleiner als ein dritter Schwellenwert ist, dem Sekundäraktor eine Drehmomentsteuerung und ein Einkuppeln der linken Kupplung zu befehlen.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei das Differential Folgendes beinhaltet: einen Träger, der antreibbar mit dem Sekundäraktor verbunden ist, ein linkes und ein rechtes Seitenzahnrad, die durch den Träger gestützt und jeweils mit der linken und der rechten Halbwelle verbunden sind, und ein elastisches Element, das zwischen dem linken und dem rechten Seitenzahnrad wirkt und dazu konfiguriert ist, eine Drehung dazwischen zu synchronisieren.
Fahrzeug, Folgendes umfassend: eine durch einen Primäraktor angetriebene Primärachse; eine durch einen Sekundäraktor angetriebene Sekundärachse, wobei die Sekundärachse Folgendes beinhaltet: ein Differential, eine linke und eine rechte Halbwelle, die mit dem Differential verbunden sind, ein linkes und ein rechtes Rad, eine linke elektrische Kupplung, die das linke Rad selektiv an die linke Halbwelle koppelt, und eine rechte elektrische Kupplung, die das rechte Rad selektiv an die rechte Halbwelle koppelt; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, als Reaktion (i) auf eine Anforderung zum Aktivieren der Sekundärachse, (ii) darauf, dass eine erste Drehzahldifferenz zwischen dem linken und dem rechten Rad einen ersten Schwellenwert überschreitet, (iii) darauf, dass das Fahrzeug beschleunigt, und (iv) darauf, dass das Fahrzeug nach rechts abbiegt, dem Sekundäraktor eine Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Sekundäraktor dazu gesteuert wird, eine zweite Drehzahldifferenz zwischen dem rechten Rad und der rechten Halbwelle zu reduzieren, dem Sekundäraktor eine Drehmomentsteuerung und ein Einkuppeln der rechten Kupplung zu befehlen, sobald die zweite Drehzahldifferenz kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, dem Sekundäraktor, sobald die rechte Kupplung eingekuppelt ist, eine Drehzahlsteuerung zu befehlen, bei welcher der Sekundäraktor dazu gesteuert wird, eine dritte Drehzahldifferenz zwischen dem linken Rad und der linken Halbwelle zu reduzieren, und dem Sekundäraktor eine Drehmomentsteuerung und ein Einkuppeln der linken Kupplung zu befehlen, sobald die dritte Drehzahldifferenz kleiner als ein dritter Schwellenwert ist.