WO2019020404A1 - Steuersystem in einem vierradangetriebenen kraftfahrzeug sowie verfahren zur steuerung - Google Patents

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    • F16D2500/70408—Torque

Definitions

  • the invention is based on a control system in a four-wheel drive motor vehicle for distributing drive forces from at least one motor of the motor vehicle to wheels of the first and second axles of the motor vehicle, comprising: distribution means for distributing the drive forces to the first and second axles; Speed sensors for detecting the rotational speed of the respective wheels of the two axes, a central control device which communicates with a distributor control and the sensors and a vehicle communication system.
  • the invention also relates to a method for controlling the driving forces.
  • a control system in a four-wheel drive motor vehicle for distributing driving forces of at least one engine of the motor vehicle Wheels of the first and second axles of the motor vehicle comprising at least: a distribution device for distributing the driving forces to the first and second axles; Speed sensors for detecting the rotational speed of the respective wheels of the two axes, a central control device, which communicates with a distributor control and the sensors and a vehicle communication system.
  • a driving force distribution system operated by accurately detecting and analyzing driving conditions of the four-wheel drive vehicle including a braked state, and a friction coefficient or frictional contact between wheels of the motor vehicle and a road on which the motor vehicle runs, and determining a driving force distribution system optimum distribution ratio between driving forces to be distributed to the front and rear wheels under the detected driving conditions and distributing and transmitting the driving forces to the front and rear wheels based on the determined distribution ratio.
  • the currently implemented control strategies work on the controller based on a setpoint torque specification of the drive machine. In order to adjust these regulators so that constant speed differences between the primary and secondary axes result, a considerable development, adaptation and testing effort is required. However, this constant speed difference, which must be nonzero, is important for the driving dynamics of the vehicle
  • a control system in a four-wheel drive motor vehicle for distributing drive forces of at least one drive of the motor vehicle to wheels of the first and second axles of the motor vehicle, comprising at least: distribution means for distributing the drive forces to the first and second axles; Speed sensors for detecting the rotational speed of the two axles and / or the wheels of the motor vehicle, a central control device, which is connected to a distributor control and the sensors and a vehicle communication system, wherein the distributor control is mounted on the distributor unit and executes both closed-loop and target-speed control, and thus-dependent and switchable-based on the ratio between the torque and target torque or between the speed and the target speed, a distribution ratio between the first and second speeds and second axes to be distributed driving forces determined.
  • the distributor control consists of a component with desired torque control and a component for adaptive speed control.
  • the input interface between distributor control and a master control via the vehicle communication processes both a desired torque (M setpoint 10 ms) and a target corridor for the rotational speed (nFrax_setpoint) of the first axis or a differential rotational speed of the first and second axis.
  • control system can be switched between control modes and that a desired torque, a setpoint speed or both manipulated variables can be processed.
  • the method according to the invention for distributing drive forces of at least one drive of the motor vehicle to wheels of the first and second axles of the motor vehicle runs with the following features, wherein the distributor control regulates both a setpoint torque and a setpoint speed, and thereby travel-dependent and switching
  • a distribution ratio between the drive forces to be distributed to the first and second axles is determined on the basis of the ratio between the torque and setpoint torque or between the speed and the setpoint speed.
  • the process responds very flexibly to different driving conditions, such as fast cornering. It is advantageous that the input and output of the control is transferred to a vehicle communication system such that the transit times have no influence on the fast control. As a result, rapid evaluations of the sensors and rapid control can take place.
  • a first control loop regulates to a setpoint speed, while the second control loop regulates to the setpoint torque.
  • the second control loop is executed on the target torque faster than the first control loop. Switchover takes place between the two regulations by defining a range for the rotational speed of the primary axis or by selecting a driving mode.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a motor vehicle with four-wheel drive with a control system according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 4 shows a circuit diagram of a control system according to the invention.
  • Fig. 1 shows schematically a motor vehicle with four-wheel drive with a control system according to the invention contained therein.
  • the four-wheel drive motor vehicle has a motor 1 and a gear 2 connected thereto as a unit, and the motor 1 and the gear 2 together constitute a drive.
  • the transmission 2 is a distributor unit which distributes the drive forces to a first drive shaft 3 and a second drive shaft 4 in different ways known to those skilled in the art.
  • Via a front differential 5 and a rear differential 6, the respective driving force is transmitted to a primary axis 10 and a secondary axis 20.
  • the drive of the vehicle can take place via an internal combustion engine, via one or more electric motors or via both drive systems.
  • the control system is hierarchical and consists at least of a driving dynamics master control unit 1 1 and a distribution controller 12.
  • the master control unit 1 1 is connected to speed sensors, the wheel speed sensors. Communication takes place via the vehicle communication system, for example via a bus system, such as the common CAN bus.
  • the signals of the wheel speed sensors can, as usual, be received by a central control unit of the vehicle, which is not shown in the figure, in the network. There the signal conditioning takes place. However, the raw signals of the sensors can also be used directly on the master control.
  • wheel speed sensors As an alternative to wheel speed sensors, other speed sensors in the driveline can also be used, for example. be used on cardan shafts or gearboxes for the scheme.
  • the distributor control unit 12 is used in particular for controlling the longitudinal slip, wherein based on a reference variable, in particular a desired slip specification, a manipulated variable, e.g. Target torque, target current, etc., to an actuator, e.g. Coupling, is output in the transfer case 2.
  • a control deviation is formed by a subtraction of nominal to actual slip, the actual slip value being formed on the basis of the rotational speed detected by the rotational speed sensors.
  • a control to a desired slip is shown schematically.
  • a reference variable w (t) is represented by the setpoint slip specification of the master control unit 11 or of the vehicle dynamics controller.
  • the control deviation e (t) is formed by the difference between nominal and actual slip.
  • the actual slip value or the controlled variable y (t) is formed on the basis of the wheel speed information.
  • other speed sensors of the drive train for example, on the gearbox and / or on the drive shafts 3, 4 are used. This is particularly useful if these measuring points are positioned closer to the actuator, ie on the actuator of a clutch on the distributor unit 2 and / or have a faster transmission frequency than the wheel speed sensors.
  • the Sollschlupglgler 13 which is mounted close to the actuator, for example, consists of proportional, integral, and differential proportion (PID controller) with anti-wind-up measure.
  • PID controller proportional, integral, and differential proportion
  • the desired slip controller 13 is used for the slip control without driving dynamics relevant signals such as lateral acceleration, yaw rate, engine torque, etc. from.
  • the output u (t) of the Aktornahsch desired slip controller 13 is connected to the subsequent controlled system of the actuator, for. adapted to the coupling and can be designed differently. That it can e.g. a setpoint torque M (t), a setpoint current i (t), a valve position x (t), or an arbitrarily suitable interface size are transferred.
  • the drive train is also part of this controlled system.
  • the disturbance d (t) can either be in the actuator, e.g. Reibwerts a multi-plate clutch, be generated or act in the drive train.
  • the actuator e.g. Reibwerts ung a multi-plate clutch
  • both stationary and time dependent changes in the characteristics of the actuator e.g. Deviation of the transmitted
  • the integrated slip control is mandatory on or installed in the control unit of the actuator to avoid latencies from the bus communication. In addition, this opens up the possibility of implementing the controller in a faster computing cycle, which improves the quality of the control.
  • the control quality is also heavily dependent on the dynamic response of the controlled system.
  • a control on torque as a longitudinal distribution L is shown schematically, left the driving dynamics master control unit 1 1 is shown. This transfers a desired torque to the control circuit of the distributor control 12. The regulation takes place in a 10 ms cycle until the output of the signal to the actuator.
  • FIG. 4 shows the integrated slip control of the longitudinal distribution L.
  • a target corridor for the front axle speed nFrax_Soll 10 ms or differential rotational speed of the axles, in the form of MIN and MAX values is now transferred from the master control 11 and processed in the distribution control 12 (1 Oms).
  • the target speed can be set as a fixed signal value, which serves as a reference variable for the controller, but it can also be a permissible corridor in the form of an upper and a lower control threshold be set and used for control.
  • a slip controller 13 which changes the setpoint torque at a suitable location based on the control deviation setpoint / actual front axle speed. It is also necessary to read the wheel speed signals fast enough.
  • the regulation provides for driving the vehicle in the nominal torque mode by default.
  • the front axle setpoint speed is also sent from the master control to the distributor control.

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Abstract

Steuersystem in einem vierradangetriebenen Kraftfahrzeug zum Verteilen von Antriebs- kräften mindestens von eine Antrieb des Kraftfahrzeugs auf Räder der ersten und zweiten Achsen des Kraftfahrzeugs, mindestens umfassend: eine Verteilungseinrichtung zum Verteilen der Antriebskräfte auf die erste und zweite Achse; Drehzahlsensoren zum Erfassen der Drehzahl der beiden Achsen und/oder der Räder des Kraftfahrzeugs, eine zentrale Steuereinrichtung, die mit einer Verteilersteue- rung und den Sensoren und einem Fahrzeugkommunikationssystem in Verbindung steht, wobei die Verteilersteuerung an der Verteilereinheit angebracht ist und sowohl eine Regelung auf ein Solldrehmoment als auch auf eine Solldrehzahl ausführt, und so –fahrabhängig und umschaltbar- auf Basis des Verhältnisses zwischen dem Drehmoment und Solldrehmoment oder zwischen Drehzahl und Solldrehzahl ein Verteilungsverhältnis auf die erste und zweite Achse zu verteilender Antriebskräfte bestimmt.

Description

Steuersystem in einem vierradangetriebenen Kraftfahrzeug sowie Verfahren zur Steuerung
Die Erfindung geht aus von einem Steuersystem in einem vierradangetriebenen Kraftfahr- zeug zum Verteilen von Antriebskräften mindestens von einem Motor des Kraftfahrzeugs auf Räder der ersten und zweiten Achsen des Kraftfahrzeugs, mindestens umfassend: eine Verteilungseinrichtung zum Verteilen der Antriebskräfte auf die ersten und zweiten Achsen; Drehzahlsensoren zum Erfassen der Drehzahl der jeweiligen Räder der beiden Achsen, eine zentrale Steuereinrichtung, die mit einer Verteilersteuerung und den Senso- ren und einem Fahrzeugkommunikationssystem in Verbindung steht.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Steuerung der Antriebskräfte.
Stand der Technik Kraftfahrzeuge mit Vierradantrieb, bei denen sowohl die Vorder- als auch Hinterräder antreibbar sind, haben allgemein eine Übertragungskupplung zum Verteilen und Übertragen von Motorkraft auf die Vorder- und Hinterräder, damit sie zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs Antriebskräfte ausüben können. Es ist allgemein bekannt, dass ein vierradangetriebenes Kraftfahrzeug zum Untersteuern neigt, wenn man ein Verteilungsverhältnis der Antriebskraft so wählt, dass die den Hinterrädern zugeteilte Antriebskraft geringer ist als die den Vorderrädern zugeteilte Antriebskraft. Es ist auch bekannt, dass das Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb eine Übersteuerungstendenz auf glatten Untergrund hat, wobei dann als Gegenmaßnahme den Hinterrä- dem eine geringere Antriebskraft zugeteilt wird.
Aus der DE3879366T2 ist ein Steuersystem in einem vierradangetriebenen Kraftfahrzeug zum Verteilen von Antriebskräften mindestens von einem Motor des Kraftfahrzeugs auf Räder der ersten und zweiten Achsen des Kraftfahrzeugs bekannt, mindestens umfassend: eine Verteilungseinrichtung zum Verteilen der Antriebskräfte auf die ersten und zweiten Achsen; Drehzahlsensoren zum Erfassen der Drehzahl der jeweiligen Räder der beiden Achsen, eine zentrale Steuereinrichtung, die mit einer Verteilersteuerung und den Sensoren und einem Fahrzeugkommunikationssystem in Verbindung steht. Dabei ist ein Antriebskraftverteilungs-System beschrieben, betrieben durch genaues Erfassen und Analysieren von Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs mit Vierradantrieb, einschließlich eines gebremsten Zustands, und eines Reibkoeffizienten oder eines Reibkontakts zwischen Rädern des Kraftfahrzeugs und einer Straße, auf der das Kraftfahrzeug fährt, sowie das Bestimmen eines optimalen Verteilungsverhältnisses zwischen auf die Vorder- und Hinterräder zu verteilenden Antriebskräften unter den erfassten Fahrzuständen und Verteilen und Übertragen der Antriebskräfte auf die Vorder- und Hinterräder auf Basis des bestimmten Verteilungsverhältnisses. Die aktuell umgesetzten Regelstrategien funktionieren auf Basis einer Sollmomentenvor- gabe der Antriebsmaschine am Regler. Um diese Regler so einzustellen, dass konstante Drehzahlunterschiede zwischen Primär- und Sekundärachse resultieren, ist ein erheblicher Entwicklungs-, Anpassungs- und Testaufwand gegeben. Dieser konstante Drehzahlunterschied, der ungleich Null sein muss, ist jedoch für das fahrdynamische Verhalten des Fahrzeugs von Bedeutung
In Hinblick auf die genannten Nachteile herkömmlicher Steuersysteme zur Antriebskraftverteilung im Kraftfahrzeuge mit Vierradantrieb ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem mit guter Reaktionszeit und einfachem Aufbau für Anforderungen hoher Fahrdynamik zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Steuersystem in einem vierradangetriebenen Kraftfahrzeug zum Verteilen von Antriebskräften mindestens von eine Antrieb des Kraftfahrzeugs auf Räder der ersten und zweiten Achsen des Kraftfahrzeugs, mindestens umfassend: eine Verteilungseinrichtung zum Verteilen der Antriebskräfte auf die ersten und zweiten Achsen; Drehzahlsensoren zum Erfassen der Drehzahl der beiden Achsen und/oder der Räder des Kraftfahrzeugs, eine zentrale Steuereinrichtung, die mit einer Verteilersteuerung und den Sensoren und einem Fahrzeugkommunikationssystem in Verbindung steht, wobei die Verteilersteuerung an der Verteilereinheit angebracht ist und sowohl eine Regelung auf ein Solldrehmoment als auch auf eine Solldrehzahl ausführt, und so -fahrabhängig und umschaltbar- auf Basis des Verhältnisses zwischen dem Drehmoment und Solldrehmoment oder zwischen Drehzahl und Solldrehzahl ein Verteilungsverhältnis zwischen den auf die ersten und zweiten Achsen zu verteilenden Antriebskräften bestimmt.
Es ist von Vorteil, dass die Verteilersteuerung aus einer Komponente mit Sollmomenten- Regelung sowie einer Komponente zur adaptiven Drehzahlregelung besteht.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass zumindest die Komponente zur adaptiven Drehzahlregung direkt an der Verteilereinrichtung angebaut ist. Vorteilhafterweise verarbeitet die Eingangs-Schnittstelle zwischen Verteilerregelung und einer Master-Steuerung über die Fahrzeugkommunikation sowohl ein Sollmoment (M Soll 10ms) sowie ein Zielkorridor für die Drehzahl (nFrax_Soll) der ersten Achse oder eine Differenzdrehzahl der ersten und zweiten Achse.
Es ist von Vorteil, dass das Steuersystem zwischen Regelmodi umschaltbar ist und dass ein Sollmoment, eine Solldrehzahl oder beide Stellgrößen verarbeitbar sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verteilen von Antriebskräften mindestens von eine Antrieb des Kraftfahrzeugs auf Räder der ersten und zweiten Achsen des Kraftfahrzeugs läuft mit den folgenden Merkmalen ab, wobei die Verteilersteuerung) sowohl auf ein Solldrehmoment als auch auf eine Solldrehzahl regelt, und so -fahrabhängig und umschalt- bar- auf Basis des Verhältnisses zwischen dem Drehmoment und Solldrehmoment oder zwischen Drehzahl und Solldrehzahl ein Verteilungsverhältnis zwischen den auf die ersten und zweiten Achsen (zu verteilenden Antriebskräften bestimmt.
Das Verfahren reagiert sehr flexibel auf unterschiedliche Fahrzustände, wie eine schnelle Kurvenfahrt. Es ist von Vorteil, dass die Eingangs- und Ausgangsgröße der Regelung so an ein Fahrzeugkommunikationssystem übergeben wird, dass die Laufzeiten keinen Einfluss auf die schnelle Regelung haben. Dadurch können auch schnelle Auswertungen der Sensoren und eine schnelle Regelung erfolgen. Dabei regelt ein erster Regelkreis auf eine Solldrehzahl, während der zweite Regelkreis auf das Sollmoment regelt.
Zudem ist der zweite Regelkreis auf das Sollmoment schneller als der erste Regelkreis ausgeführt. Die Umschaltung erfolgt zwischen den beiden Regelungen durch Festlegung eines Bereichs für die Drehzahl der Primärachse oder durch Auswahl eines Fahrmodus.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeich- nung beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb mit einem Steuersystem gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 zeigt ein Schema der Regelung,
Fig. 3 zeigt einen Schaltplan eines Steuersystems im Stand der Technik,
Fig. 4 zeigt einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Steuersystems.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb mit einem darin enthaltenen, erfindungsgemäßen Steuersystem.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hat das Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb einen Motor 1 und ein damit als Einheit verbundenes Getriebe 2, wobei der Motor 1 und das Getriebe 2 zusammen einen Antrieb bilden. Das Getriebe 2 ist eine Verteilereinheit, die die Antriebskräfte auf unterschiedliche, dem Fachmann bekannte Art und Weise, auf eine erste Antriebswelle 3 und einen zweite Antriebswelle 4 verteilt. Über ein vorderes Differential 5 und ein hinteres Differential 6 wird die jeweilige Antriebskraft auf eine Primärachse 10 und eine Sekundärachse 20 übertragen.
An den Rädern 7 sind in diesem Beispiel Drehzahlsensoren 8 angebracht. Der Antrieb des Fahrzeugs kann dabei über eine Verbrennungskraftmaschine, über einen oder mehrere Elektromotoren oder über beide Antriebssysteme erfolgen.
Das Steuerungssystem ist hierarchisch aufgebaut und besteht zumindest aus einem Fahr- dynamik Mastersteuergerät 1 1 und einem Verteilersteuergerät 12. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Mastersteuergerät 1 1 mit Drehzahlsensoren, den Raddrehzahlsensoren verbunden. Die Kommunikation läuft über das Fahrzeugkommunikationssystem, beispielsweise über ein Bussystem, wie den gebräuchlichen CAN- Bus.
Die Signale der Raddrehzahlsensoren können wie zumeist üblich von einem zentralen Steuergerät des Fahrzeugs, das nicht in der Figur dargestellt ist, im Verbund empfangen werden. Dort erfolgt die Signalaufbereitung. Es können aber auch die Rohsignale der Sensoren direkt an der Mastersteuerung verwendet werden.
Alternativ zu Raddrehzahlsensoren können auch andere Drehzahlsensoren im An- triebstrang z.B. an Gelenkwellen oder Getrieben für die Regelung verwendet werden.
Das Verteilersteuergerät 12 dient insbesondere zur Regelung des Längsschlupfs, wobei auf Basis einer Führungsgröße, insbesondere einer Sollschlupfvorgabe, eine Stellgröße, z.B. Sollmoment, Sollstrom etc., an ein Stellglied, z.B. Kupplung, im Verteilergetriebe 2 ausgegeben wird. Die Regelabweichung wird durch eine Differenzbildung von Soll- zu Istschlupf gebildet, wobei der Istschlupfwert auf Basis der durch die Drehzahlsensoren er- fassten Drehzahl gebildet wird.
In Fig. 2 ist eine Regelung auf einen Sollschlupf schematisch dargestellt.
Eine Führungsgröße w(t) wird durch die Sollschlupfvorgabe des Mastersteuergeräts 1 1 oder des Fahrdynamikreglers dargestellt. Die Regelabweichung e(t) wird durch die Differenzbildung Soll- zu Ist-Schlupf gebildet. Der Ist-Schlupfwert bzw. die Regelgröße y(t) wird auf Basis der Raddrehzahlinformation gebildet. Zur Ermittlung der Ist-Drehzahl könnten ebenso andere Drehzahlsensoren des Antriebstrangs, z.B. am Getriebe und/oder an den Antriebswellen 3, 4 verwendet werden. Das ist insbesondere dann sinnvoll, wenn diese Messstellen näher am Stellglied, also am Aktuator einer Kupplung an der Verteilereinheit 2 positioniert sind und/oder eine schnellere Sendefrequenz als die Raddrehzahlsensoren aufweisen.
Der Sollschlupfregler 13, der nahe am Aktuator angebracht ist, besteht beispielsweise aus Proportional, Integral, und Differential Anteil (PID Regler) mit Anti-Wind-up Maßnahme. Der Sollschlupfregler 13 kommt für die Schlupfregelung ohne fahrdynamisch relevante Signale wie Querbeschleunigung, Gierrate, Motormomente, etc. aus.
Die Ausgangsgröße u(t) des aktornahen Sollschlupf reglers 13 ist an die nachfolgende Regelstrecke des Stellglieds z.B. der Kupplung angepasst und kann unterschiedlich ausgelegt sein. D.h. es kann z.B. ein Sollmoment M(t), ein Sollstrom i(t), eine Ventilstellung x(t), oder eine beliebig geeignete Schnittstellengröße übergeben werden. Neben dem Kupplungssystem und der Aktuatorik ist auch der Antriebstrang Teil dieser Regelstrecke.
Die Störgröße d(t) kann entweder im Stellglied, z.B. Reibwertänderung einer Lamellenkupplung, erzeugt sein oder im Antriebstrang einwirken. Durch die Berücksichtigung solcher Störgrößen werden sowohl stationäre als auch zeitabhängige Änderungen der charakteristischen Eigenschaften des Stellglieds z.B. Abweichung des übertragenen
Moments, berücksichtigt und ausgeregelt. Dadurch werden die Anforderungen an die Momentengenauigkeit verringert, was den Aufwand der Regelung erheblich reduziert.
Die integrierte Schlupfregelung ist zwingend am oder im Steuergerät des Aktuators verbaut, um Latenzzeiten aus der Buskommunikation zu vermeiden. Zudem eröffnet sich dadurch die Möglichkeit, den Regler in einem schnelleren Rechenzyklus zu implementieren, wodurch die Regelgüte verbessert wird. Die Regelgüte ist außerdem stark abhängig von der Stelldynamik der Regelstrecke. In Figur 3 wird eine Regelung auf Drehmoment als Längsverteilung L schematisch dargestellt, Links ist das Fahrdynamik Mastersteuergerät 1 1 dargestellt. Dieses übergibt ein Soll-Moment an den Regelkreis der Verteilersteuerung 12. Die Regelung erfolgt in einem 10 ms Takt bis zur Ausgabe des Signals an den Aktuator.
In Figur 4 ist die integrierte Schlupfregelung der Längsverteilung L dargestellt. Zusätzlich zum bisher empfangenen Sollmoment M Soll 10ms wird nun ein Zielkorridor für die Vorderachsdrehzahl nFrax_Soll 10ms oder Differenzdrehzahl der Achsen, in Form von MIN und MAX Werten von der Mastersteuerung 1 1 übergeben und in der Verteilversteuerung 12 verarbeitet (1 Oms). Die Solldrehzahl kann als fester Signalwert festgelegt sein, welcher dem Regler als Führungsgröße dient, es kann aber auch ein zulässiger Korridor in Form einer oberen und einer unteren Regelschwelle festgelegt sein und zur Regelung verwendet werden.
In der Verteilerregelung läuft dann in einem schnelleren Task, z.B. in 2ms, ein Schlupfreg- ler 13, der basierend auf der Regelabweichung Soll / Ist Vorderachsdrehzahl das Sollmoment an geeigneter Stelle verändert. Dafür ist es auch notwendig die Raddrehzahlsignale schnell genug einzulesen.
Der wesentliche Unterschied zum Stand der Technik besteht darin, dass anstelle eines Sollmoments eine Solldrehzahl verarbeitet wird, wobei auch beide Stellgrößen empfangen und verarbeitet werden können.
Die Regelung sieht vor das Fahrzeug standardmäßig im Sollmomenten-Modus zu fahren. Dabei wird allerdings auch ständig die Vorderachsen- Solldrehzahl von der Mastersteue- rung an die Verteilersteuerung mitgeschickt.
Solange die Vorderachsen-Ist-Drehzahl innerhalb des festgelegten Bereiches bleibt, wird in der Verteilerregelung nur eine Regelung auf das Sollmoment vorgenommen. Sobald die Vorderachsdrehzahl den vorgegebenen Bereich verlässt, wird die überlagerte schlupfbasierte Regelung aktiviert und das Moment entsprechend adaptiert. Der Master kann also durch Variation des Drehzahlkorridors die Übergangsbedingungen beeinflussen.
Es sind auch andere Ansätze denkbar, in denen das Fahrzeug einstellbar im Normalmode momentengeregelt und im Sportmode drehzahlgeregelt ist.
Somit ist es möglich zwischen den beiden Regelstrategien zu wechseln und die hochdy- namische schlupfbasierte Regelung nur in fahrdynamisch relevanten Zuständen oder nach Bedarf zu aktivieren.
Das ist insbesondere deswegen wichtig, weil in der Regelung auf Drehmoment eine erhöhte Belastung des Aktuators zugunsten einer niedrigeren Kupplungsbelastung eintritt.
Die Motivation für dieses Alternativkonzept ist es den Differenzschlupf feiner einregeln zu können. Daraus resultiert eine Reduktion der thermischen Belastung der Lamellenkupplung, bei Aufrechterhaltung maximaler Fahrdynamik. Es ergeben sich auch neue Möglichkeiten bei der Fahrreglerentwicklung die auch an dieser Stelle zu Vereinfachungen und Reduktionen der Entwicklungsaufwände führen.
Abgesehen von der beschriebenen Verteilersteuerung kann die Regelung auch herangezogen werden, um den Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn zu ermitteln, als Safety Monitoring Funktion zu arbeiten oder aber zum Abgleich der Stellgenauigkeit zweier Kupplungen bei einer Twin-Anwendung in einem Torque Splitter zu dienen. Diese Art der Regelung funktioniert umso besser je dynamischer die Aktuatorik der Kupplung geregelt werden kann. Vorausetzungen dazu sind eine entsprechende Leistung des Stellmotors, hohe Steifigkeiten in den mechanischen Bauteilen der Kupplungsaktuatorik, hohe Steifigkeiten der Bauteile im Axialkraftfluss der Kupplung.
Die Anforderungen bezüglich Momentengenauigkeit sinken. Insbesondere Fehler mit Steigungscharakter (z.B. Reibwertänderung des Tribosystems durch Ölalterung) können leicht ausgeregelt werden. Auch Offsetfehler können ausgeregelt werden beeinflussen jedoch stärker die Performance im Fahrzuständen mit Vorsteueranteilen.
Die neue Art der Regelung führte bei gewissen Fahrzuständen zu einer deutlichen Reduktion der Verlustleistung in der Kupplung.
Das führt unter anderen zu einer deutlichen verbesserten Situation der thermischen Belastung des Lamellensystems.
Bezugszeichenliste
Motor
Getriebe
erste Abtriebswelle
zweite Abtriebswelle
vorderes Differential
hinteres Differential
Räder
Drehzahlsensoren
Primärachse
Mastersteuergerät Fahrdynamik
Verteilersteuergerät
Soll-Schlupfregler
Sekundärachse

Claims

Ansprüche
1 . Steuersystem in einem vierradangetriebenen Kraftfahrzeug zum Verteilen von Antriebskräften mindestens von eine Antrieb des Kraftfahrzeugs auf Räder (7) der ersten und zweiten Achse (10, 20) des Kraftfahrzeugs, mindestens umfassend:
eine Verteilungseinrichtung (2) zum Verteilen der Antriebskräfte auf die ersten und zweiten Achsen(10, 20); Drehzahlsensoren (8) zum Erfassen der Drehzahl der beiden Achsen und/oder der Räder des Kraftfahrzeugs, eine zentrale Steuereinrichtung (1 1 ), die mit einem Verteilersteuergerät (12) und den Sensoren (8) und einem Fahrzeugkommunikationssystem in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilersteuerge- rät(12) an der Verteilereinheit (2) angebracht ist und sowohl eine Regelung auf ein Solldrehmoment als auch auf eine Solldrehzahl ausführt, und so -fahrabhängig und umschaltbar- auf Basis des Verhältnisses zwischen dem Drehmoment und Solldrehmoment oder zwischen Drehzahl und Solldrehzahl ein Verteilungsverhältnis auf die erste und zweite Achse (10, 20) zu verteilenden Antriebskräften bestimmt.
2. Steuersystem gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilersteuerung (12) aus einer Komponente mit Sollmomenten-Regelung sowie einer Komponente (13) zur adaptiven Drehzahlregelung besteht.
3. Steuersystem gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Komponente (13) zur adaptiven Drehzahlregung direkt an der Verteilereinrichtung (2) angebaut ist.
4. Steuersystem gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangs-Schnittstelle zwischen Verteilerregelung und der zentralen -Steuerung (1 1 ) über die Fahrzeugkommunikation sowohl ein Sollmoment (M Soll 10ms) sowie ein Zielkorridor für die Drehzahl (nFrax_Soll) der ersten Achse oder eine Differenzdrehzahl der ersten und zweiten Achse verarbeitet.
5. Steuersystem gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem zwischen Regelmodi umschaltbar ist und dass ein Sollmoment, eine Solldrehzahl oder beide Stellgrößen verarbeitbar sind.
6. Verfahren zum Verteilen von Antriebskräften mindestens von eine Antrieb des Kraftfahrzeugs auf Räder (7) der ersten und zweiten Achsen (10, 20) des Kraftfahrzeugs, mindestens umfassend:
eine Verteilungseinrichtung(2) zum Verteilen der Antriebskräfte auf die erste und zweite Achse (10, 20); Drehzahlsensoren (8) zum Erfassen der Drehzahl der beiden Achsen und/oder der Räder des Kraftfahrzeugs, eine zentrale Steuereinrichtung (1 1 ), die mit einer Verteilersteuergerät (12) und den Sensoren (8) und einem Fahrzeugkommunikationssystem in Verbindung steht, wobei die Verteilersteuergerät (12) sowohl auf ein Solldrehmoment als auch auf eine Solldrehzahl regelt, und so -fahrabhängig und umschaltbar- auf Basis des Verhältnisses zwischen dem Drehmoment und Solldrehmoment oder zwischen Drehzahl und Solldrehzahl ein Verteilungsverhältnis auf die erste und zweite Achsen (10, 20) zu verteilenden Antriebskräften bestimmt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Eingangs- und Ausgangsgröße der Regelung so an ein Fahrzeugkommunikationssystem übergeben wird, dass die Laufzeiten keinen Ein- fluss auf die schnelle Regelung haben.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei zwei Regelkreise verwendet werden, wobei ein erster Regelkreis auf eine Solldrehzahl regelt, während der zweite Regelkreis auf das Sollmoment regelt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der der zweite Regelkreis auf das Sollmoment schneller als der erste Regelkreis ausgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9 wobei die Umschaltung zwischen den beiden Regelungen durch Festlegung eines Bereichs für die Drehzahl der Primärachse erfolgt.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9 wobei die Umschaltung zwischen den beiden Regelungen Auswahl eines Fahrmodus erfolgt.
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