WO2011104300A1 - Verfahren zur steuerung des drehmoments eines antriebsmotors in einem kraftfahrzeug - Google Patents

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    • B60K23/00—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the
  • Patent claim 1 solved.
  • the dependent claims are advantageous developments of the invention.
  • the powertrain designers are commonly known to allow maximum allowable torque to act on the drive train shafts (e.g., the output shaft or axles) when starting under load. This results in each case depending on the gear engaged a maximum allowable torque threshold for the drive motor, which is specified by the control unit.
  • a maximum allowable torque threshold for the drive motor which is specified by the control unit.
  • an empirically determined table or a corresponding algorithm can be stored in the control unit.
  • the invention provides only a limitation to a maximum allowable torque when a steering angle is applied; because it was recognized that a steering angle impact leads to a significantly increased load on the rear drive train when starting compared to a start without steering angle.
  • the torque is shifted from the front to the rear axle in a four-wheel drive due to the steering angle, the load on the rear part of the drive train increases even more. This problem is solved by the invention to the
  • the maximum allowable torque threshold is set so that the power reduction by limiting the torque to this threshold is much lower than a power reduction that would be achieved for example when starting with a higher gear.
  • the maximum permissible torque threshold value is preferably predetermined the smaller the greater the steering angle.
  • the electronic control unit receives the information about the presence of a
  • the inventive method is used in a particularly advantageous manner in motor vehicles with four-wheel drive, in which the
  • Torque distribution via appropriate control of the longitudinal clutch of the all-wheel drive is changeable in such a way that with increasing steering angle, the torque is reduced at the front and at the same time increased on the rear axle.
  • the inventive reduction of the torque of the drive motor in dependence on the steering angle is also useful in four-wheel drive vehicles with a fixed longitudinal torque distribution.
  • the invention is based on the finding that, in particular in an all-wheel drive vehicle, in which the torque of the drive motor is usually divided into two axes just when starting with lateral forces to relieve the front axle under high load, the torque in the direction Rear axle is moved.
  • the rear axle of a four-wheel drive vehicle is therefore subjected to extreme loads as it is or should be designed for durability. Nevertheless, the long service life of
  • the inventive method is provided when starting at higher shear forces and possibly also at a higher load.
  • the inventive method can also be used in front or
  • Drive train is further provided by an electronic control unit 1 controllable longitudinal clutch 10 for realizing an all-wheel drive with variable torque distribution.
  • the torque MM introduced by a drive motor 8, for example an electric motor or an internal combustion engine, via a clutch and a transmission 9 acts on the rear part of the drive train, possibly proportionally depending on the activation of the longitudinal clutch 10.
  • the drive motor 8 is controlled by an electronic engine control unit 1 in response to various directly or via a data bus CAN triggered indirectly received input signals, in particular in order to achieve a desired torque MM
  • These input signals are in this embodiment, among others, the steering angle LW, the
  • the maximum permissible torque threshold value Mmax can be preset the smaller the greater the steering angle LW. In a simpler embodiment but also only from exceeding the predetermined steering angle threshold, a single torque threshold for
  • Torque threshold (Mmax) only make if the information about an activated trailer operation is present via the input signal AB.
  • the application of the method is particularly advantageous if by the electronic control unit 1 the
  • Torque distribution via appropriate control of the longitudinal clutch of the all-wheel drive 10 is changed in such a way that with increasing steering angle LW, the torque on the front axle 2 is reduced and thus increased at the same time on the rear axle 3.

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Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung des Drehmoments eines Antriebsmotors in einem Kraftfahrzeug mittels eines elektronischen Steuergeräts wird das Drehmoment des Antriebsmotors während eines Anfahrvorganges aus dem Stillstand bei einem Lenkwinkel, der größer als ein vorgegebener Schwellwert ist, in der Weise gesteuert, dass ein vorgegebener maximal zulässiger Drehmoment-Schwellwert nicht überschritten wird.

Description

Verfahren zur Steuerung des Drehmoments eines Antriebsmotors in einem Kraftfahrzeug
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung des
Drehmoments eines Antriebsmotors in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren ist ab Einführung der elektronischen
Brennkraftmaschinensteuerung seit langem bekannt. Bei der Steuerung des Drehmoments bzw. der Leistung einer Brennkraftmaschine sind stets widersprüchliche Anforderungen zu erfüllen: einerseits soll der Fahrerwunsch nach hoher Leistung und schneller Beschleunigung erfüllt werden, andererseits sollen Kraftstoff gespart und die Bauteile geschont werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung des
Drehmoments eines Antriebsmotors in einem Kraftfahrzeug in der Weise weiterzubilden, dass bei grundsätzlich hohem Leistungsangebot die
Lebensdauer der Antriebskomponenten weiter erhöht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des
Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung des Drehmoments eines Antriebsmotors in einem Kraftfahrzeug mittels eines elektronischen Steuergeräts wird das Drehmoment des Antriebsmotors während eines Anfahrvorganges aus dem Stillstand bei einem Lenkwinkel, der größer als ein vorgegebener Schwellwert ist, in der Weise gesteuert, dass ein vorgegebener maximal zulässiger Drehmoment-Schwellwert nicht
überschritten wird.
Den Konstrukteuren des Antriebsstranges ist üblicherweise bekannt, welches maximal zulässige Drehmoment an den Wellen des Antriebsstranges (z.B. an der Abtriebswelle oder an den Radachsen) beim Anfahren unter Last wirken darf. Daraus ergibt sich jeweils abhängig vom eingelegten Gang ein maximal zulässiger Drehmoment-Schwellwert für den Antriebsmotor, der vom Steuergerät vorgegeben wird. Hierfür kann im Steuergerät beispielweise eine empirisch ermittelte Tabelle oder ein entsprechender Algorithmus abgespeichert sein. Die Erfindung sieht jedoch nur eine Begrenzung auf ein maximal zulässiges Drehmoment vor, wenn ein Lenkwinkeleinschlag vorgenommen wird; denn es wurde erkannt, dass ein Lenkwinkeleinschlag zu einer erheblich erhöhten Belastung des hinteren Antriebsstranges beim Anfahren im Vergleich zu einem Anfahren ohne Lenkwinkeleinschlag führt. Wenn zudem bei einem Allradantrieb aufgrund des Lenkwinkeleinschlages das Drehmoment von der Vorderachse in Richtung Hinterachse verschoben wird, steigt die Belastung auf den hinteren Teil des Antriebsstranges erst recht an. Dieses Problem wird durch die Erfindung gelöst, um die
Dauerfestigkeit insbesondere des hinteren Antriebsstranges zu erhöhen. Der maximal zulässige Drehmoment-Schwellwert wird dabei so vorgegeben, dass die Leistungsreduzierung durch die Begrenzung des Drehmoments auf diesen Schwellwert wesentlich geringer ist als eine Leistungsreduzierung, die beispielsweise beim Anfahren mit einem höheren Gang erreicht werden würde. Dadurch ist die erfindungsgemäße Leistungsbegrenzung bzw.
Leistungsreduzierung für den Fahrer kaum spürbar.
Vorzugsweise wird der maximal zulässige Drehmoment-Schwellwert je kleiner vorgegeben desto größer der Lenkwinkel ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erhält das elektronische Steuergerät die Information über das Vorliegen eines
Anhängerbetriebs und nimmt die Begrenzung des Drehmoments auf den maximal zulässigen Drehmoment-Schwellwert nur dann vor, wenn
Anhängerbetrieb vorliegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in besonders vorteilhafter Weise bei Kraftfahrzeugen mit Allradantrieb verwendet, bei dem die
Drehmomentverteilung über entsprechende Ansteuerung der Längskupplung des Allradgetriebes in der Weise veränderbar ist, dass mit zunehmendem Lenkwinkel das Drehmoment an der Vorderachse reduziert und an der Hinterachse gleichzeitig erhöht wird.
Die erfindungsgemäße Reduzierung des Drehmoments des Antriebsmotors in Abhängigkeit vom Lenkwinkel ist jedoch auch bei Allradfahrzeugen mit fester Längsmomentverteilung sinnvoll.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass insbesondere bei einem Allradfahrzeug, bei dem das Drehmoment des Antriebsmotors meist auf zwei Achsen aufgeteilt wird gerade beim Anfahren mit Querkräften zur Entlastung der Vorderachse unter hoher Belastung das Drehmoment in Richtung Hinterachse verschoben wird. Die Hinterachse eines Allradfahrzeuges wird daher extremer belastet als sie für die Dauerhaltbarkeit ausgelegt wird oder werden müsste. Um dennoch hohe Lebensdauer der
Antriebsstrangkomponenten zu erreichen, ohne die Komponenten schwerer auslegen zu müssen, wird das erfindungsgemäße Verfahren beim Anfahren bei höheren Querkräften und gegebenenfalls auch bei höherer Beladung vorgesehen. Insbesondere auch bei Ausfall der Längskupplung eines
Allradgetriebes, bei dem dann das gesamte Drehmoment des Antriebsmotors auf die Hinterachse geleitet wird, ist das erfindungsgemäße Verfahren beim Anfahren mit einem bestimmten Lenkwinkelausschlag vorteilhaft.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch bei Vorder- oder
Hinterradlenkung vorteilhaft sein, wenn dann der Antriebsstrang
grundsätzlich leichter ausgelegt werden kann.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb, das erfindungsgemäß angesteuert wird.
In der einzigen Figur ist schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer Vorderachse 2, einer Hinterachse 3 und vier Rädern 4, 5, 6 und 7 dargestellt. Im
Antriebsstrang ist ferner eine durch eine elektronische Steuereinheit 1 steuerbare Längskupplung 10 zur Realisierung eines Allradantriebes mit variabler Drehmomentverteilung vorgesehen. Auf den hinteren Teil des Antriebsstranges wirkt das von einem Antriebsmotor 8, beispielsweise einem Elektromotor oder einer Brennkraftmaschine, über eine Kupplung und ein Getriebe 9 eingebrachtes Drehmoment MM ein, gegebenenfalls anteilig abhängig von der Ansteuerung der Längskupplung 10.
Der Antriebmotor 8 wird von einem elektronischen Motor-Steuergerät 1 in Abhängigkeit von verschiedenen direkt oder über einen Datenbus CAN indirekt empfangenen Eingangssignalen angesteuert, insbesondere um ein gewünschtes Drehmoment MM zu erreichen Diese Eingangssignale sind in diesem Ausführungsbeispiel unter anderen der Lenkwinkel LW, der
Fahrerwunsch FP, die Fahrzeuggeschwindigkeit v und die Information AB über das Vorliegen eines Anhängerbetriebs.
Erfindungsgemäß wird das Drehmoment MM des Antriebsmotors 8 während eines Anfahrvorganges aus dem Stillstand (d.h. v=0) bei einem Lenkwinkel LW, der größer als ein vorgegebener Schwellwert ist (hier z. B. 70°), in der Weise gesteuert, dass ein vorgegebener maximal zulässiger Drehmoment- Schwellwert (hier Mmax am hinteren Antriebsstrang) nicht überschritten wird. Der maximal zulässige Drehmoment-Schwellwert Mmax kann je kleiner vorgegeben werden desto größer der Lenkwinkel LW ist. In einer einfacheren Ausgestaltung kann aber auch lediglich ab Überschreiten des vorgegebenen Lenkwinkel-Schwellwertes ein einziger Drehmoment-Schwellwert zur
Begrenzung vorgegeben werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann das elektronische Steuergerät 11 die Begrenzung des Drehmoments auf den maximal zulässigen
Drehmoment-Schwellwert (Mmax) nur dann vornehmen, wenn über das Eingangssignal AB die Information über einen aktivierten Anhängerbetrieb vorliegt.
Bei einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist die Anwendung des Verfahrens besonders dann vorteilhaft, wenn durch die elektronische Steuereinheit 1 die
Drehmomentverteilung über entsprechende Ansteuerung der Längskupplung des Allradgetriebes 10 in der Weise verändert wird, dass mit zunehmendem Lenkwinkel LW das Drehmoment an der Vorderachse 2 reduziert und damit an der Hinterachse 3 gleichzeitig erhöht wird.

Claims

Verfahren zur Steuerung des Drehmoments eines Antriebsmotors in einem Kraftfahrzeug Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung des Drehmoments (MM) eines
Antriebsmotors (8) in einem Kraftfahrzeug mittels eines elektronischen Steuergeräts (11 ), dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment (MM) des Antriebsmotors (8) während eines Anfahrvorganges aus dem Stillstand bei einem Lenkwinkel (LW), der größer als ein vorgegebener Schwellwert (70°) ist, in der Weise gesteuert wird, dass ein vorgegebener maximal zulässiger Drehmoment-Schwellwert (Mmax) nicht überschritten wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der maximal zulässige Drehmoment-Schwellwert (Mmax) je kleiner vorgegeben wird desto größer der Lenkwinkel (LW) ist.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät (11 ) die Information (AB) über das Vorliegen eines Anhängerbetriebs erhält und die Begrenzung des Drehmoments auf den maximal zulässigen Drehmoment-Schwellwert (Mmax) nur dann vornimmt, wenn ein Anhängerbetrieb vorliegt.
4. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Patentansprüchen insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Allradantrieb, bei dem die Drehmomentverteilung über entsprechende Ansteuerung der Längskupplung des
Allradgetriebes (10) in der Weise veränderbar ist, dass mit zunehmendem Lenkwinkel (LW) das Drehmoment an der Vorderachse (2) reduziert und an der Hinterachse (3) gleichzeitig erhöht wird.
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