EP2560835A1 - Antriebsvorrichtung für ein allradgetriebenes fahrzeug und verfahren zur verteilung des antriebsmoments auf einen vorderachsantrieb und einen hinterachsantrieb - Google Patents

Antriebsvorrichtung für ein allradgetriebenes fahrzeug und verfahren zur verteilung des antriebsmoments auf einen vorderachsantrieb und einen hinterachsantrieb

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EP2560835A1
EP2560835A1 EP11718934A EP11718934A EP2560835A1 EP 2560835 A1 EP2560835 A1 EP 2560835A1 EP 11718934 A EP11718934 A EP 11718934A EP 11718934 A EP11718934 A EP 11718934A EP 2560835 A1 EP2560835 A1 EP 2560835A1
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EP
European Patent Office
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drive
axle
electric machine
vehicle
torque
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11718934A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ruben Maier
Harald Brunner
Alexander Kruse
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Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10S903/00—Hybrid electric vehicles, HEVS
    • Y10S903/902—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors
    • Y10S903/903—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
    • Y10S903/93—Conjoint control of different elements

Definitions

  • the invention relates to a drive device for a four-wheel drive vehicle according to the preamble of claim 1 and a method for operating such a drive device according to claim 11.
  • hybrid drive systems for vehicles a variant known as through-the-road hybrid is known in which a vehicle axle is conventionally driven by an internal combustion engine and the other vehicle axle is driven by an electric machine.
  • the front and / or rear vehicle axle may also be driven by a hybrid module consisting of internal combustion engine and electric machine, or by a plurality of electric machines.
  • the four-wheel drive results here by the road.
  • the internal combustion engine is operated at a predetermined power.
  • the electric machine also provides torque via the electrical axis to increase the output torque overall. The electrical energy is removed from the battery.
  • CONFIRMATION COPY driving front vehicle wheels Mechanically decoupled from this, two electric machines are provided on the rear axle.
  • the two electrical machines can be connected via couplings with each other and with the rear vehicle wheels driveably connected or decoupled.
  • the driving dynamics in particular the cornering behavior and the maneuverability of the vehicle, can be effectively controlled or supported.
  • an intelligent all-wheel drive is created, which can get along without a relatively complex mechanical power transmission via cardan shaft and rear differential, creating a very effective torque vectoring with two relatively small electric motors or an electric machine with clutches on the rear axle is possible.
  • the object of the invention is to provide a drive device for a four-wheel drive vehicle and a method for operating such a drive device, in which a permanent compared to the prior art all-wheel drive is guaranteed.
  • the object is solved by the features of claim 1 or claim 11.
  • Preferred embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.
  • the electronic control device which determines a drive torque on the basis of the driver's request, an IVlomentenvertechnikshim with which the drive torque in response to generated in a driver assistance control input parameters variably on the Vorderachsantrieb and the rear axle is distributed.
  • the through drive to the vehicle wheels takes place mechanically in a mechanically realized all-wheel drive, whereby the torque distribution from the front axle to the rear axle and vice versa can only be varied within the limits given by the mechanical construction elements.
  • the calculated driving torque can be distributed variably to the front and rear axles.
  • the electronic control device can determine an efficiency mode when detecting low vehicle speeds, in which the entire drive torque is transmitted to the exclusively electrically operated vehicle axle.
  • the gear is designed in the speed change gearbox of the internal combustion engine and driven only with the rear axle to power save up. Such low speeds can result in urban operation at vehicle speeds in the range of 50km / h. If, on the other hand, transverse dynamic influences are present, the electronic control device can activate the drive device with an all-wheel drive mode.
  • the electronic control device can make the division of the drive torque to the front axle and rear axle depending on the available Fahrbatterialistung. In general, with a torque distribution, these must always be carried out within driving dynamics limits in order to ensure the highest possible level of safety.
  • the front axle drive and the rear axle drive are mechanically decoupled from one another without a relatively complicated mechanical force transmission via cardan shaft and differentials.
  • the front axle and the rear axle are not driven by a common drive train, but independently by the two above-mentioned axle drives.
  • the drive system on the vehicle front axle not only an internal combustion engine, but in addition also drive an electric machine, the two front wheels of the vehicle.
  • the Schuachsantrieb may have at least one electric machine that can drive the two rear wheels of the vehicle.
  • the electric machine associated with the front-axle drive can generate an electric power which can be made available to the electric machine associated with the rear-axle drive without loading the traction battery.
  • the electric machine provided on the rear axle can not only be supplied with electric power by the drive battery in four-wheel drive operation, but additionally also by the electric machine arranged on the front axle.
  • the invention of course also includes a drive arrangement in which the internal combustion engine is arranged not on the front axle, but on the rear axle.
  • the electric machine arranged on the rear axle can generate electrical power that can be made available to the electric machine arranged on the front axle.
  • the drive torques are each brought from the internal combustion engine of the Vorderachs- / Wegachsantriebs and of the electric motor of the other final drive on the vehicle wheels.
  • the electric machine forming an axle drive together with the internal combustion engine is used in the above-described four-wheel drive mode in order to generate electrical power.
  • the electrical power generated in this way can be skimmed off by the electric machine arranged on the other vehicle axle.
  • the electric machine located in the recuperation operation via supply lines directly and / or with the interposition of a traction battery with the motor-driven electric machine in combination.
  • the electric power can thus be transmitted directly to the motor-driven electric machine.
  • the generated electric power can also be temporarily stored in the traction battery.
  • FIG. 1 is a schematic view of a drive system of a
  • Fig. 2 is a block diagram, starting from a driver side
  • Torque default illustrates the signal flow to Vorderachsantrieb and Wegachsantrieb in principle
  • FIG. 3 shows a torque-time diagram in which a start-up procedure with ASR intervention is illustrated.
  • FIG. 4 in a view corresponding to FIG. 1, a drive system of a motor vehicle according to the second embodiment.
  • FIG. 1 shows in a schematic representation the drive system of a hybrid vehicle which is provided with an all-wheel drive unit 1.
  • an internal combustion engine 5 and an electric machine 7 are connected in a drive train and connected to a transmission 9 in connection.
  • the transmission 9 is connected via a transmission output shaft 11 and a now indicated axle differential 13 in driving connection with the front axle 3.
  • a clutch 15 is connected, which is open or closed depending on the driving situation.
  • a further electric machine 19 is arranged, which drives the two rear vehicle wheels via an axle differential 21.
  • the electric machine 7 of the front-axle drive is directly connected to the high-voltage battery 2 via a supply line 22.
  • the electric machine 1 by means of a branching off from the supply line 22 part line 24 directly to the electric machine 19 of the rear axle in connection.
  • a central electronic control device 25 For the control of the drive units 5, 7, 19 of the four-wheel drive vehicle, a central electronic control device 25 is provided.
  • the control device 25 detects as input parameters, inter alia, an available battery power, the efficiency maps of all drive units 5, 7, 19, ambient or aggregate temperatures, vehicle dynamics limits, load points of the units 5, 7, 19 and the vehicle speed, the engaged gear and the Transmission efficiency, whereby an axle-related torque distribution is possible.
  • the controller 25 is transmitted from the pedal module 23, a driver request torque.
  • the control device 25 calculates the setpoint torques up to M 3 with which the internal combustion engine 5, the electric machine 7 and the electric machine 19 can be controlled accordingly.
  • a signal flow between the pedal module 23 and the Vorderachsantrieb 5, 7 and the Schuachsantrieb 19 is shown greatly simplified in FIG. Accordingly, the controller 25 is supplied by the pedal module 23, a driver request value as a target value. It is a torque, power, or quantity derived from torque or power.
  • the setpoint corresponds to a sum moment M Su mme-
  • the control unit 25 divides the sum momentum Msumme in dependence on known input parameters in nominal moments Iv ⁇ and M 2 for the Vorderachsantrieb 5, 7 and in a Söllmoment M 3 for the rear axle 19 , The distribution of the sum moment Msumme takes place according to FIG. 2 taking into account a driver assistance control 31.
  • the setpoint torques M ( M 2 and M 3 are filtered approximately in a low-pass filter and / or in a load-beat damping filter 37, so that the setpoint torques are appropriately forwarded to the front-axle drive 5, 7 and the rear-axle drive 19.
  • the control device 25 can control the drive torque that is determined for the front axle drive 5, 7 so that only the internal combustion engine 5 is subjected to a setpoint torque I 1 while the electric machine 7 is not engaged is driven to a desired torque.
  • the electric machine 7 of the front-axle drive can recuperate in this operating state, that is to say generate electrical power.
  • the electric power generated in this way can still be transmitted while the all-wheel drive operation is running to the electric machine 19 arranged on the rear axle 17, which is driven with a predetermined drive torque M 3 .
  • the all-wheel drive is thus maintained without loading the drive battery 2.
  • the electric power generated by the electric machine 7 may also initially be temporarily stored in the drive battery 2.
  • the electric power generated by the electric machine 7 may also initially be temporarily stored in the drive battery 2.
  • both the traction battery 2 and arranged on the front axle 3 electric machine 7 to exploit as an energy source.
  • a driving situation is described below on the basis of the torque / time diagram from FIG. 3, in which only the rear axle drive 19 is initially controlled with the desired value M H A until the time t 0 .
  • the setpoint M H A therefore corresponds to the sum moment Sum me-
  • Such a driving situation can result from an efficiency point of view, for example, in a startup on the mountain.
  • a slip on the rear axle 17 is detected by the driver assistance control 31.
  • the torque distribution unit 25 makes a redistribution of the drive torque to the front axle 3 as a function of input parameters of the driver assistance control 31.
  • a drive system according to the second embodiment is shown, the structure and operation basically the same as in the first embodiment.
  • the Rear axle 2 electric machines 33, 34 are provided, of which the first electric machine 33 drives the drive wheel located on the right side of the vehicle, while the second electric machine 34 drives the arranged on the left side of the vehicle drive wheel.
  • the two rear electric machines 33, 34 can be controlled with setpoint torques M 3 and M 4 .
  • the two rear electrical machines 33, 34 can be controlled by means of a dynamic torque distribution, in which, depending on driving situations, the predetermined target torques M 3 and M can be dynamically adjusted to increase, for example, a curve agility of the vehicle when driving through curves.
  • an additional suspension control with associated driving dynamics sensors such as yaw rate sensors, acceleration sensors and speed sensors is provided in the vehicle, on the basis of which this dynamic torque distribution in the control device 25 can take place.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein allradgetriebenes Fahrzeug mit einem Vorderachsantrieb (5, 7) und einem Hinterachsantrieb (19; 33, 34), welche Antriebsvorrichtung eine elektronische Steuereinrichtung aufweist, die auf der Grundlage eines Fahrerwunsches ein Antriebsmoment (Msumme) zum Antrieb des Fahrzeugs bestimmt. Der elektronischen Steuereinrichtung ist eine Momentenverteilungseinheit (25) zugeordnet, mit der das Antriebsmoment (MSumme) in Abhängigkeit von in einer Fahrerassistenzregelung (31) generierten Eingangsparametern variabel auf den Vorderachsantrieb (5, 7) und den Hinterachsantrieb (19; 33, 34) verteilbar ist.

Description

Beschreibung
ANTRIEBSVORRICHTUNG FÜR EIN ALLRADGETRIEBENES FAHRZEUG UND VERFAHREN ZUR VERTEILUNG DES ANTRIEBSMOMENTS AUF EINEN VORDERACHSANTRIEB UND EINEN HINTERACHSANTRIEB
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein allradgetriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Antriebsvorrichtung nach dem Patentanspruch 11.
Unter den Hybrid-Antriebssystemen für Fahrzeuge ist eine Variante als Through-the-Road Hybrid bekannt, bei der eine Fahrzeugachse konventionell mit einer Brennkraftmaschine angetrieben wird und die andere Fahrzeugachse mit einer Elektromaschine angetrieben wird. Alternativ dazu kann die vorder und/oder hintere Fahrzeugachse auch durch ein aus Brennkraftmaschine und Elektromaschine bestehendes Hybridmodul, oder durch mehrere Elektromaschinen angetrieben werden. Die Allradregelung ergibt sich hierbei durch die Straße.
In einem Allradfahrbetrieb eines solchen Hybrid-Fahrzeugs wird die Brennkraftmaschine mit vorbestimmter Leistung betrieben. Zusätzlich stellt auch die Elektromaschine ein Drehmoment über die elektrische Achse zur Verfügung, um insgesamt das Abtriebsdrehmoment zu erhöhen. Die elektrische Energie wird dabei von der Batterie entnommen.
Aus der DE 10 2005 026 874 A1 ist eine gattungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein solches allradgetriebenes Fahrzeug bekannt. Dieses weist an der Vorderachse eine Brennkraftmaschine auf, die über ein Getriebe die beiden
BESTÄTIGUNGSKOPIE vorderen Fahrzeugräder antreibt. Mechanisch davon entkoppelt sind zwei Elektromaschinen an der Hinterachse vorgesehen. Die beiden Elektromaschinen sind über Kupplungen miteinander sowie mit den hinteren Fahrzeugräder trieblich verbindbar oder zueinander entkoppelbar. Mit dieser Antriebsvorrichtung lässt sich die Fahrdynamik, insbesondere das Kurvenverhalten und die Wendigkeit des Fahrzeuges, effektiv steuern bzw. unterstützen. Durch die elektrische Antriebseinrichtung wird außerdem ein intelligenter Allradantrieb geschaffen, der auch ohne eine relativ aufwändige mechanische Kraftübertragung über Kardanwelle und Hinterachsdifferenzial auskommen kann, wodurch ein sehr effektives Torque Vectoring mit zwei relativ kleinen Elektromotoren oder einer Elektromaschine mit Kupplungen an der Hinterachse ermöglicht ist.
Zur Durchführung eines Allradfahrbetriebs wird die an der Vorderachse vorgesehene Brennkraftmaschine mit einem Antriebsmoment belastet. Gleichzeitig werden auch die beiden an der Hinterachse vorgesehenen Elektromaschinen mit einem Antriebsmoment belastet. Die beiden Elektromaschinen werden im Allradfahrbetrieb daher ausschließlich von der Fahrbatterie mit elektrischer Leistung versorgt. Der Allradfahrbetrieb hängt somit sehr stark von der verfügbaren Batterieleistung der Fahrbatterie ab.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung für ein allradgetriebenes Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Antriebsvorrichtung bereitzustellen, bei der ein im Vergleich zum Stand der Technik dauerhafter Allradantrieb gewährleistet ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 11 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 weist die elektronische Steuereinrichtung, die auf der Grundlage des Fahrerwunsches ein Antriebsmoment bestimmt, eine IVlomentenverteilungseinheit auf, mit der das Antriebsmoment in Abhängigkeit von in einer Fahrerassistenzregelung generierten Eingangsparametern variabel auf den Vorderachsantrieb und den Hinterachsantrieb verteilbar ist. Im Gegensatz zur Erfindung erfolgt bei einem mechanisch realisierten Allradantrieb der Durchtrieb zu den Fahrzeugrädern mechanisch, wodurch die Momentenverteilung von der Vorderachse zur Hinterachse und umgekehrt nur innerhalb der durch die mechanischen Baulelemente gegebenen Grenzen variiert werden kann.
Als Eingangsparameter für die IVlomentenverteilungseinheit seien beispielhaft die verfügbare Batterieleistung, Wirkungsgradkennfelder aller Antriebsaggregate, Aggregate-/Umgebungstemperaturen, Fahrdynamikgrenzen, Lastpunkte der Antriebsaggregate sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit, der eingelegte Gang und auch der Getriebewirkungsgrad genannt.
Bei einem gemäß Fahrerwunsch über ein Pedalmodul eingegebenen Momenten-Eingangssprung kann daher in Abhängigkeit von diesen Eingangsparametern das Antriebsmoment auf die Vorderachs- und Hinterachsantriebe aufgeteilt werden.
In Abhängigkeit vom gewählten Fahrmodus (zum Beispiel Hybrid-, Sport- oder Elektrofahrmodus) kann das berechnete Antriebsmoment variabel auf die Vorder- und Hinterachsen verteilt werden. So kann die elektronische Steuereinrichtung bei Erfassung niedriger Fahrzeuggeschwindigkeiten einen Effizienzmodus festlegen, bei dem das gesamte Antriebsmoment auf die ausschließlich elektrisch betriebene Fahrzeugachse übertragen wird. In diesem Fall wird im Geschwindigkeitswechselgetriebe der Brennkraftmaschine der Gang ausgelegt und nur mit der Hinterachse gefahren, um Energie zu sparen. Derart niedrige Fahrgeschwindigkeiten können sich im Stadtbetrieb bei Fahrzeuggeschwindigkeiten im Bereich von 50km/h ergeben. Sofern dagegen querdynamische Einflüsse vorliegen, kann die elektronische Steuereinrichtung dagegen die Antriebsvorrichtung mit einem Allradantriebsmodus ansteuern.
Außerdem kann die elektronische Steuereinrichtung die Aufteilung des Antriebsmomentes auf den Vorderachs- und Hinterachsantrieb in Abhängigkeit von der verfügbaren Fahrbatterieleistung vornehmen. Generell gilt bei einer Momentenverteilung, dass diese stets innerhalb von Fahrdynamikgrenzen vorgenommen werden müssen, um ein höchstmögliches Maß an Sicherheit zu gewährleisten.
Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Vorderachsantrieb und der Hinterachsantrieb, ohne eine relativ aufwändige mechanische Kraftüber- tragung über Kardanwelle und Differenziale, voneinander mechanisch entkoppelt sind. In diesem Fall sind daher die Vorderachse und die Hinterachse nicht durch einen gemeinsamen Antriebsstrang antreibbar, sondern unabhängig voneinander durch die beiden oben erläuterten Achsantriebe. In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Antriebssystem an der Fahrzeugvorderachse nicht nur eine Brennkraftmaschine, sondern zusätzlich auch eine Elektromaschine die beiden Vorderräder des Fahrzeugs antreiben. An der Fahrzeughinterachse kann der Hinterachsantrieb zumindest eine Elektromaschine aufweisen, die die beiden Hinterräder des Fahrzeugs antreiben kann. Auf diese Weise kann in einem Allradfahrbetrieb die dem Vorderachsantrieb zugeordnete Elektromaschine eine elektrische Leistung generieren, die der dem Hinterachsantrieb zugeordneten Elektromaschine bereitgestellt werden kann, ohne die Fahrbatterie zu belasten. Dadurch kann die an der Hinterachse vorgesehene Elektromaschine im Allradfahrbetrieb nicht nur von der Fahrbatterie mit elektrischer Leistung versorgt werden, sondern zusätzlich auch von der an der Vorderachse angeordneten Elektromaschine.
Alternativ zur oben erwähnten Ausführungsform umfasst die Erfindung selbstverständlich auch eine Antriebsanordnung, bei der die Brennkraftmaschine nicht an der Vorderachse, sondern an der Hinterachse angeordnet ist. In diesem Fall kann im Allradfahrbetrieb die an der Hinterachse angeordnete Elektromaschine elektrische Leistung generieren, die der an der Vorderachse angeordneten Elektromaschine zur Verfügung gestellt werden kann. Im All radfahrbetrieb werden daher die Antriebsmomente jeweils von der Brennkraftmaschine des Vorderachs-/Hinterachsantriebs und von der Elektromaschine des anderen Achsantriebs auf die Fahrzeugräder gebracht.
Die zusammen mit der Brennkraftmaschine einen Achsantrieb bildende Elektromaschine wird im vorbeschriebenen Allradfahrbetrieb eingesetzt, um elektrische Leistung zu generieren. Die so generierte elektrische Leistung kann von der auf der anderen Fahrzeugachse angeordneten Elektromaschine abgeschöpft werden. Hierzu ist die im Rekuperationsbetrieb befindliche Elektromaschine über Versorgungsleitungen unmittelbar und/oder unter Zwischenschaltung einer Fahrbatterie mit der motorisch genutzten Elektromaschine in Verbindung. Die elektrische Leistung kann somit unmittelbar auf die motorisch angetriebene Elektromaschine übertragen werden. Alternativ kann die generierte elektrische Leistung auch in der Fahrbatterie zwischengespeichert werden.
Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen Ansicht ein Antriebssystem eines
Kraftfahrzeugs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 ein Blockschaltdiagramm, das ausgehend von einer fahrerseitigen
Momentenvorgabe den Signalfluss zum Vorderachsantrieb und zum Hinterachsantrieb prinzipiell veranschaulicht;
Fig. 3 ein Momenten-Zeit-Diagramm, in dem ein Anfahrvorgang mit ASR- Eingriff veranschaulicht ist; und
Fig. 4 in einer der Fig. 1 entsprechenden Ansicht ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
In der Fig. 1 ist in einer Prinzipdarstellung das Antriebssystem eines Hybridfahrzeuges gezeigt, das mit einer Allradantriebseinheit 1 versehen ist. An der vorderen Fahrzeugachse 3 ist eine Brennkraftmaschine 5 sowie eine Elektromaschine 7 in einen Antriebsstrang geschaltet und mit einem Getriebe 9 in Verbindung. Das Getriebe 9 ist über eine Getriebeausgangswelle 11 sowie ein nun angedeutetes Achsdifferenzial 13 in trieblicher Verbindung mit der Vorderachse 3. Zwischen der Brennkraftmaschine 5 und der Elektromaschine 7 ist eine Kupplung 15 geschaltet, die je nach Fahrsituation geöffnet oder geschlossen ist.
An der Hinterachse 17 des Kraftfahrzeuges ist eine weitere Elektromaschine 19 angeordnet, die die beiden hinteren Fahrzeugräder über ein Achsdifferenzial 21 antreibt. Soweit es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist, sind in der Fig. 1 der aus der Brennkraftmaschine 5 und der Elektromaschine 7 bestehende Vorderachsantrieb und der aus der Elektromaschine 19 bestehende Hinterachsantrieb skizziert. Weitere Antriebskomponenten, etwa die Hochvoltbatterie 2 zur Stromversorgung der beiden Elektromaschinen 7, 19, oder etwa das Motorsteuergerät 4, das Getriebesteuergerät 6 oder die Leistungselektronik 8 der beiden Elektromaschinen 7, 19, sind dagegen aus Gründen der Übersichtlichkeit ohne nähere Beschreibung nur grob angedeutet. Wie aus der Fig. 1 weiter hervorgeht, ist die Elektromaschine 7 des Vorderachsantriebes über eine Versorgungsleitung 22 unmittelbar mit der Hochvoltbatterie 2 in Verbindung. Zusätzlich ist die Elektromaschine 1 mittels einer von der Versorgungsleitung 22 abzweigenden Teilleitung 24 unmittelbar mit der Elektromaschine 19 des Hinterachsantriebs in Verbindung.
Für die Ansteuerung der Antriebsaggregate 5, 7, 19 des allradgetriebenen Fahrzeuges ist eine zentrale elektronische Steuereinrichtung 25 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 25 erfasst als Eingangsparameter unter anderem eine verfügbare Batterieleistung, die Wirkungsgradkennfelder sämtlicher Antriebsaggregate 5, 7, 19, Umgebungs- bzw. Aggregate-Temperaturen, Fahrdynamikgrenzen, Lastpunkte der Aggregate 5, 7, 19 sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit, den eingelegten Gang und auch den Getriebewirkungsgrad, wodurch eine achsbezogene Momentenverteilung ermöglicht ist. Zusätzlich wird der Steuereinrichtung 25 vom Pedalmodul 23 ein Fahrerwunschmoment übermittelt. Auf der Grundlage dieser Eingangsgrößen berechnet die Steuereinrichtung 25 die Sollmomente bis M3, mit denen die Brennkraftmaschine 5, die Elektromaschine 7 sowie die Elektromaschine 19 entsprechend angesteuert werden können. Ein Signalfluß zwischen dem Pedalmodul 23 und dem Vorderachsantrieb 5, 7 sowie dem Hinterachsantrieb 19 ist in der Fig. 2 stark vereinfacht dargestellt. Demzufolge wird der Steuereinrichtung 25 vom Pedalmodul 23 ein Fahrerwunschwert als Sollwert zugeführt. Dabei handelt es sich um ein Drehmoment, eine Leistung oder eine aus dem Drehmoment oder der Leistung abgeleitete Größe. Im vorliegenden Fall entspricht der Sollwert einem Summenmoment MSumme- Die Steuereinrichtung 25 teilt das Summenmoment Msumme in Abhängigkeit von an sich bekannten Eingangsparametern in Sollmomente Iv^ und M2 für den Vorderachsantrieb 5, 7 und in ein Söllmoment M3 für den Hinterachsantrieb 19 auf. Die Aufteilung des Summenmomentes Msumme erfolgt gemäß der Fig. 2 unter Berücksichtigung einer Fahrerassistenzregelung 31.
In der Steuereinrichtung 25 werden die Sollmomente M ( M2 und M3 etwa in einem Tiefpassfilter und/oder in einem Lastschlagdämpfungsfilter 37 gefiltert, so dass die Sollmomente entsprechend bearbeitet zum Vorderachsantrieb 5, 7 und zum Hinterachsantrieb 19 weitergeleitet werden.
Um auch bei nur reduziert zur Verfügung stehender Batterieleistung einen dauerhaften Allradfahrbetrieb zu gewährleisten, kann die Steuereinrichtung 25 das für den Vorderachsantrieb 5, 7 bestimmte Antriebsmoment so steuern, dass lediglich die Brennkraftmaschine 5 mit einem Sollmoment I ^ beaufschlagt wird, während die Elektromaschine 7 nicht mit einem Sollmoment angesteuert wird. Die Elektromaschine 7 des Vorderachsantriebs kann in diesem Betriebszustand rekuperieren, das heißt elektrische Leistung generieren. Die so generierte elektrische Leistung kann noch bei laufendem Allradfahrbetrieb zur an der Hinterachse 17 angeordneten Elektromaschine 19 übertragen werden, die mit einem vorgegebenen Antriebsmoment M3 angesteuert wird. Der Allradfahrbetrieb wird somit ohne Belastung der Fahrbatterie 2 aufrechterhalten. Abhängig von der Effizienz des Hinterachsantriebes und/oder dem Batteriezustand kann die von der Elektromaschine 7 generierte elektrische Leistung auch zunächst in der Fahrbatterie 2 zwischengespeichert werden. Auf diese Weise kann im Allradfahrbetrieb die an der Hinterachse 17 vorgesehene Elektromaschine 1 9 sowohl die Fahrbatterie 2 als auch die an der Vorderachse 3 angeordnete Elektromaschine 7 als Energiequelle ausschöpfen.
Nachfolgend ist anhand des Momenten-Zeit-Diagramms aus der Fig. 3 eine Fahrsituation beschrieben, bei der bis zum Zeitpunkt t0 zunächst nur der Hinterachsantrieb 19 mit dem Sollwert MHA angesteuert wird. Der Sollwert MHA entspricht daher dem Summenmoment Summe- Eine derartige Fahrsituation kann sich aus Effizienzsicht zum Beispiel bei einem Anfahrvorgang am Berg ergeben.
Nach dem Zeitpunkt t0 wird von der Fahrerassistenzregelung 31 ein Schlupf an der Hinterachse 17 festgestellt. Daraufhin erfolgt ein ASR-Eingriff, bei dem die Momentenverteilungseinheit 25 in Abhängigkeit von Eingangsparametern der Fahrerassistenzregelung 31 eine Umverteilung des Antriebsmoments auf die Vorderachse 3 vornimmt.
Ab dem Zeitpunkt ^ nimmt der erfasste Antriebsschlupf wieder ab, so dass auch das für die Hinterachse 17 bestimmte Sollmoment MHA entsprechend wieder zunimmt. Zum Zeitpunkt t2 ist der ASR-Eingriff abgeschlossen. Das heißt es ist kein Schlupf mehr an der Hinterachse 17 vorhanden und der Fahrzeugantrieb erfolgt alleine über die Hinterachse 17.
In der Fig. 4 ist ein Antriebssystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt, deren Aufbau und Funktionsweise grundsätzlich dem des ersten Ausführungsbeispiels gleicht. Im Unterschied zur Fig. 1 sind an der Hinterachse 2 Elektromaschinen 33, 34 vorgesehen, von denen die erste Elektromaschine 33 das an der rechten Fahrzeugseite befindliche Antriebsrad antreibt, während die zweite Elektromaschine 34 das an der linken Fahrzeugseite angeordnete Antriebsrad antreibt.
Wie aus der Fig. 4 weiter hervorgeht, sind die beiden hinteren Elektromaschinen 33, 34 mit Sollmomenten M3 und M4 ansteuerbar. Die beiden hinteren Elektromaschinen 33, 34 können mittels einer dynamischen Momentenverteilung angesteuert werden, bei der in Abhängigkeit von Fahrsituationen die vorgegebenen Sollmomente M3 und M dynamisch angepasst werden können, um beispielsweise eine Kurvenagilität des Fahrzeugs beim Durchfahren von Kurven zu erhöhen. Hierzu ist eine zusätzliche Fahrwerksregelung mit damit verknüpften Fahrdynamiksensoren, etwa Gierratensensoren, Beschleunigungssensoren und Drehzahlsensoren im Fahrzeug vorgesehen, auf deren Grundlage diese dynamische Momentenverteilung in der Steuereinrichtung 25 erfolgen kann.

Claims

Patentansprüche
Antriebsvorrichtung für ein allradgetriebenes Fahrzeug mit einem Vorderachsantrieb (5, 7) und einem Hinterachsantrieb (19; 33, 34), welche Antriebsvorrichtung eine elektronische Steuereinrichtung aufweist, die auf der Grundlage eines Fahrerwunsches ein Antriebsmoment (MSumme) zum Antrieb des Fahrzeugs bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronischen Steuereinrichtung eine Momentenverteilungseinheit (25) zugeordnet ist, mit der das Antriebsmoment (MSumme) in Abhängigkeit von in einer Fahrerassistenzregelung (31 ) generierten Eingangsparametern variabel auf den Vorderachsantrieb (5, 7) und den Hinterachsantrieb (19; 33, 34) verteilbar ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Momentenverteilungseinheit (25) die Aufteilung des Antriebsmoments (Msumme) auf den Vorderachsantrieb (5, 7) und auf den Hinterachsantrieb (19; 33, 34) in Abhängigkeit von einer verfügbaren Fahrbatterieleistung vornimmt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass die Momentenverteilungseinheit (25), insbesondere bei Erfassung niedriger Fahrzeuggeschwindigkeiten, ausschließlich den Vorderachsantrieb (5, 7) oder den Hinterachsantrieb (19; 33, 34) mit dem gesamten Antriebsmoment (MSumme) ansteuert. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorderachsantrieb (5, 7) und der Hinterachsantrieb (19) voneinander mechanisch entkoppelt sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der an einer ersten Fahrzeugachse (3), insbesondere Vorderachse, vorgesehene erste Achsantrieb (5, 7) eine Brennkraftmaschine (5) und/oder eine Elektromaschine (7) aufweist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der an einer zweiten Fahrzeugachse (17), insbesondere Hinterachse, vorgesehene zweite Achsantrieb (19; 33, 34) zumindest eine Elektromaschine (19) aufweist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung eines Allradfahrbetriebs die Brennkraftmaschine (5) des ersten Achsantriebs (5, 7) die erste Fahrzeugachse (3) antreibt, wobei mit der zusätzlich zur Brennkraftmaschine (5) im ersten Achsantrieb (5, 7) vorgesehenen Elektromaschine (7) eine elektrische Leistung generierbar ist, die für die Elektromaschine (19) des zweiten Achsantriebs bereitstellbar ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromaschine (19) des zweiten Achsantriebs im Allradfahrbetrieb die von der Elektromaschine (7) des ersten Achsantriebs generierte elektrische Leistung und die elektrische Leistung einer Fahrbatterie (2) zur Verfügung stehen.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Elektromaschine (7) des ersten Achsantriebs (5, 7) generierte elektrische Leistung über eine Versorgungsleitung (22, 24) unmittelbar und/oder unter Zwischenschaltung der Fahrbatterie (2) zur Elektromaschine (19) des zweiten Achsantriebs übertragbar ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorderachsantrieb und/oder der Hinterachsantrieb jeweils zwei Elektromaschinen (33, 34) aufweist, die insbesondere mechanisch voneinander entkoppelt sind und/oder jeweils einem linken und einem rechten Fahrzeugrad zugeordnet sind.
Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die zusammen mit der Brennkraftmaschine (5) den ersten Achsantrieb bildende Elektromaschine (7) in einem Allradfahrbetrieb elektrische Leistung für die Elektromaschine (19) des zweiten Achsantriebs generiert.
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