MAIER, Ruben (Schillerstrasse 5/3, Herbrechtingen, 89542, DE)
WEIN, Michael (Winn 16 Seubersdorf, 92358, DE)
KRUSE, Alexander (Leibnizstr. 10a, Gaimersheim, 85080, DE)
MAIER, Ruben (Schillerstrasse 5/3, Herbrechtingen, 89542, DE)
WEIN, Michael (Winn 16 Seubersdorf, 92358, DE)
| Patentansprüche 1. Fahrzeug mit zumindest zwei Antriebsrädern (17, 19), die jeweils von, insbesondere baugleich dimensionierten, Einzelradantriebseinheiten (13, - 15) antreibbar sind, die mittels einer Steuereinrichtung (21 ) ansteuerbar sind, die ein Sollsummenmoment (MS0n) berechnet, das in einer Momentenverteilungseinheit (23) in ein erstes Sollmoment (Msou ·,) für die erste Antriebseinheit (13) und in ein zweites Sollmoment (Msoni2) für die zweite Antriebseinheit (15) aufteilbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Momentenverteilungseinheit (23) eine Abgleicheinheit (27) zugeordnet ist, mit der das erste und/oder das zweite Sollmoment (Mson i , Msoni2) mit einem Abgleichfaktor (k) berichtigbar sind, der in Abhängigkeit einer sich aufgrund von Fertigungs- und/oder Bauteiltoleranzen ergebenden Momentendifferenz (ΔΜ6) zwischen den Antriebseinheiten (13, 15) ermittelbar ist. 2. Fahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Momentendifferenz (AMG) in einem Referenzfahrbetrieb erfolgt, in dem die beiden Antriebseinheiten (13, 15) mit, insbesondere gleich großen Referenzsollmomenten (Mref) ansteuerbar sind. 3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentendifferenz (ΔΜ0) ein um eine Fahrzeughochachse wirkendes Giermoment ist. 4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Antriebsräder (17, 19) an einer Fahrzeugachse auf der linken und rechten Fahrzeugseite angeordnet sind, und/oder die Momentenverteilungseinheit (23) das Sollmoment (MS0||) in das erste Sollmoment (MSOII,I) und in das zweite Sollmoment ( SOII,2) halbiert. 5. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sollmoment (MSOII,I) und das zweite Sollmoment (Mson,2) der Momentenverteilungseinheit (23) die Referenzsollmomente (Mref) sind. 6. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Abgleicheinheit (27) eine von der Momentenverteilungseinheit (23) vorgenommene prozentuale Aufteilung zwischen den ersten und zweiten Sollmomenten ( SOII.I, MSoii,2) geändert wird. 7. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgleicheinheit (27) die ersten und zweiten Sollmomente (MSOin , Msoni2) zu korrigierten Sollmomenten (MK,i , MK,2) anpasst, mit denen die ersten und zweiten Antriebseinheiten (13, 15) ansteuerbar sind. 8. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Momentenverteilungseinheit (23) eine weitere Momentenverteilungseinheit (29) zur dynamischen Momentenverteilung vorgesehen ist, bei der die Sollmomente (MSon,i , MSOII,2) oder die korrigierten Sollmomente (M«,i , MK|2) in Abhängigkeit von einer Fahrdynamikregelung änderbar sind. 9. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedarf zur sowie die Durchführung der Ermittlung des Abgleichfaktors (k) selbsttätig von der Steuereinrichtung (21 ) festleg bar ist. 10. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgleichfaktor (k) einmalig, insbesondere werkseitig, voreinstellbar ist. 11. Verfahren zur Ansteuerung von Antriebseinheiten (13, 15) eines Fahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche. |
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit zumindest zwei Einzelradantriebseinheiten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Ansteuerung der Einzelradantriebseinheiten nach dem Patentanspruch 11.
Bei Fahrzeugen mit ausschließlich elektrischem Antrieb oder auch bei Hybridfahrzeugen mit einer Brennkraftmaschine sowie mit elektrischem Antrieb sind Antriebssysteme bekannt, die an zumindest einer Fahrzeugachse zwei voneinander unabhängig ansteuerbare Elektromaschinen aufweisen, die jeweils ein Antriebsrad auf der linken sowie auf der rechten Fahrzeugseite antreiben. Aus der DE 40 11 291 A1 ist ein gattungsgemäßes Fahrzeug bekannt, das sowohl an der Vorderachse als auch an der Hinterachse jeweils zwei Antriebs- Elektromotoren aufweist, von denen der eine zum Antrieb eines Antriebsrades auf der linken Fahrzeugseite und der andere zum Antrieb eines Antriebsrades auf der rechten Fahrzeugseite vorgesehen ist. Die Antriebs-Elektromotoren sind mittels einer elektronischen Steuereinrichtung ansteuerbar, die auf einen Fahrerwunsch hin ein Sollmoment ermittelt. Das Sollmoment wird in einer Momentenverteilungseinheit in ein erstes Sollmoment für die erste Antriebseinheit und in ein zweites Sollmoment für die zweite Antriebseinheit aufgeteilt. Der Erfindung liegt die Problematik zugrunde, dass die Antriebs- Elektromotoren aufgrund von Fertigungs- und Bauteiltoleranzen bei gleichem Sollmoment ein geringfügig unterschiedliches Ansprechverhalten aufweisen können. Dies wird bei einer Alterung über den Lebenszyklus des Fahrzeuges verstärkt. Die sich daraus ergebende Momentendifferenz zwischen den beiden Antriebs-Elektromotoren führt dazu, dass das Fahrzeug während des Fahrbetriebes ständig mit einem um die Fahrzeughochachse wirkenden Giermoment beaufschlagt ist. Bei einem im Fahrzeug integrierten Fahrwerkregelsystem, das in Abhängigkeit von der Fahrsituation eine individuelle Verteilung des Antriebsmomentes ermöglicht, würde somit das Fahrwerkregelsystem auch bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs aktiviert sein. Bei einem Fahrzeug ohne Fahrwerkregelsystem müsste demgegenüber der Fahrer ständig gegen das von den Antriebseinheiten erzeugte Giermoment gegenlenken.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fahrzeug mit zumindest zwei Einzelradantriebseinheiten sowie ein Verfahren zur Ansteuerung dieser Antriebseinheiten bereitzustellen, das in einfacher Weise eine gleichmäßige Momentenverteilung ermöglicht.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 11 gelöst.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist der Momentenverteilungseinheit eine Abgleicheinheit zugeordnet, mit der das erste und/oder das zweite Sollmoment mit einem Abgleichfaktor berichtigbar sind. Der Abgleichfaktor berücksichtigt insbesondere Fertigungs- oder Bauteiltoleranzen der beiden Antriebseinheiten, die zu einem unterschiedlichen Ansprechverhalten beider Antriebseinheiten führen können. Die Ermittlung des Abgleichfaktors erfolgt erfindungsgemäß auf der Grundlage einer erfassten Ist- Momentendifferenz zwischen den beiden Antriebseinheiten, die sich bei einer Ansteuerung der beiden Antriebseinheiten mit zueinander identischen Referenzsollmomenten einstellt. Für den theoretischen Fall, dass beide Antriebseinheiten auch bezüglich ihrer Fertigungs- und Bauteiltoleranzen vollständig identisch sind, würde daher der Abgleichfaktor bei Null liegen.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Abgleichfaktors kann der Geradeauslauf des Fahrzeugs gewährleistet werden. Zusätzlich kann ein neutrales Kurvenverhalten wie bei einem konventionellen Fahrzeug gewährleistet werden.
Die Ansteuerung der beiden Antriebseinheiten mittels der gleichen Referenzsollmomente kann beispielhaft werksseitig erfolgen. Anhand der erfassten Momentendifferenz kann dann zum Beispiel empirisch der Abgleichfaktor ermittelt werden.
Bevorzugt ist es jedoch, wenn zur Erfassung der Momentendifferenz zwischen beiden Antriebseinheiten bereits im Fahrzeug vorgesehene Sensoren verwendet werden, die ohnehin für eine Fahrdynamikregelung erforderlich sind. Eine derartige Fahrdynamikregelung erhöht in bekannter Weise die Kurvenagilität von Kraftfahrzeugen. Die Fahrdynamikregelung kann auf die Antriebsräder derart einwirken, dass beim Durchfahren von Kurven auf das kurvenäußere Antriebsrad beispielsweise mehr Drehmoment als auf das kurveninnere Antriebsrad verteilbar ist.
Vor diesem Hintergrund kann die erfasste Momentendifferenz ein um eine Fahrzeughochachse wirkendes Giermoment sein, das durch Gierratensensoren der Fahrdynamikregelung bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeuges erfassbar ist. Die Ermittlung des oben genannten Abgleichfaktors kann während eines vorgegebenen Referenzfahrbetriebs durchgeführt werden, bevorzugt bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeuges sowie bei deaktivierter Abgleicheinheit. Die beiden Antriebsräder können bevorzugt an der Hinterachse des Fahrzeuges auf der linken und rechten Fahrzeugseite angeordnet sein. An der Vorderachse kann dagegen das Fahrzeug zum Beispiel mittels einer Brennkraftmaschine und/oder einer weiteren Elektromaschine angetrieben werden. In diesem Fall würde die auf die Hinterachse wirkende Momentenverteilungseinheit das von der Steuereinrichtung berechnete Sollmoment in das erste Sollmoment für die Antriebseinheit an der linken Fahrzeugseite und in ein zweites Sollmoment für das Antriebsrad an der rechten Fahrzeugseite genau halbieren. In dem so beschriebenen Referenzfahrbetrieb sind daher die ersten und zweiten Sollmomente gleich groß und können diese als Referenzsollmomente für die Ansteuerung der Antriebseinheiten dienen. Die Antriebseinheite können beispielhaft Elektromaschinen sein, deren Fertigungs- und Bauteiltoleranzen oftmals in geringfügigem Maße zueinander schwanken können bei ansonsten baugleicher Auslegung.
Mit dem ermittelten Abgleichfaktor kann die Abgleicheinheit die ersten und zweiten Sollmomente zu entsprechend korrigierten Sollmomenten anpassen, mit denen dann die Antriebseinheiten angesteuert werden können. Erfindungsgemäß sind daher die beiden Antriebseinheiten so aufeinander abgeglichen, dass bei einer Geradeausfahrt kein Giermoment entsteht, das im Stand der Technik eine Aktivierung der Fahrdynamikregelung oder ein permanentes Gegenlenken des Fahrers verursachen würde. Mit der oben beschriebenen Momentenverteilungseinheit kann das von der Steuereinrichtung berechnete Sollmoment als ein Summenmoment in die beiden ersten und zweiten Sollmomente für die Antriebsräder aufgeteilt werden. Zusätzlich kann das Fahrzeug eine weitere Momentenver-i teilungseinheit aufweisen, bei der je nach Fahrsituation eine dynamische Momentenverteilung erfolgt. In diesem Fall können die Sollmomente oder die mittels der Abgleicheinheit korrigierten Sollmomente in Abhängigkeit von Parametern einer Fahrdynamikregelung geändert werden. Der Bedarf für eine erneute Ermittlung des Abgleichfaktors der Abgleicheinheit kann selbsttätig von der Steuereinrichtung festgelegt werden. Beispielhaft kann, sofern bei Geradeausfahrt ein Giermoment vorgegebener Größe erfasst wird, die Steuereinrichtung den Bedarf zur Neuberechnung des Abgleichfaktors erkennen und selbsttätig während einer Geradeausfahrt und bei deaktivierter Abgleicheinheit durchführen. Alternativ dazu kann der Abgleichfaktor werksseitig oder im Rahmen eines Kundendiensts voreingestellt werden oder gegebenenfalls angepasst werden.
Bevorzugt ist jedoch, wenn die Abgleicheinheit eine von der Momentenverteilungseinheit vorgegebene prozentuale Aufteilung zwischen dem ersten Sollmoment und dem zweiten Sollmoment korrigiert.
Bei Fahrzeugen mit sogenannten„elektrischem Torque Vectoring" kann der Abgleichfaktor als Vorsteuerfaktor dienen, um die Antriebe gleichzurichten. Weiterhin kann der Abgleichfaktor dazu genutzt werden, die Antriebe gegeneinander zu adaptieren, so dass die Antriebe auf identische Sollmomente nahezu identische Ist-Momente abgeben. Dazu kann eine Adaption entweder in dem Antriebsregelsystem durch einen Adaptionsoffset auf das Sollmoment, oder in den Leistungselektroniken erfolgen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 in grob schematischer Ansicht ein Antriebssystem eines
Kraftfahrzeugs;
Fig. 2 in einem Momenten-Zeit-Diagramm die Momentendifferenz zwischen den beiden Antriebseinheiten; und
Fig. 3 in einer Prinzipdarstellung die Verfahrensschritte zur Einstellung des Korrekturfaktors der Korrektureinheit.
In der Fig. 1 ist in einer Prinzipdarstellung das Antriebssystem eines Hybridfahrzeuges dargestellt, das mit einem Allradantrieb versehen ist. An der vorderen Fahrzeugachse ist eine Brennkraftmaschine 1 sowie eine Eiektromaschine 3 in den Antriebsstrang geschaltet und mit einem Getriebe 5 in Verbindung, das über eine Getriebeausgangswelle 7 sowie ein nur angedeutetes Achsdifferenzial 9 auf die Vorderachse abtreibt. Zwischen der Brennkraftmaschine 1 und der Eiektromaschine 3 ist eine Kupplung 11 geschaltet, die je nach Fahrsituation geöffnet oder geschlossen ist.
An der Hinterachse des Fahrzeuges sind zwei weitere Elektromaschinen 13, 15 angeordnet, von denen die erste Eiektromaschine 13 das an der rechten Fahrzeugseite befindliche Antriebsrad 17 antreibt, während die zweite Eiektromaschine 15 das an der linken Fahrzeugseite angeordnete Antriebsrad 19 antreibt. Wie aus der Fig. 1 weiter hervorgeht, weist das Kraftfahrzeug zur Ansteuerung der Elektromaschinen 3, 13, 15 sowie der Brennkraftmaschine 1 eine zentrale Steuereinrichtung 21 auf, die gemäß der Fig. 1 einen Fahrerwunsch erfasst. Auf dieser Grundlage berechnet die Steuereinrichtung 21 nicht näher dargestellte Sollmomente für die Brennkraftmaschine 1/Elektromaschine 3 der Vorderachse und ein mit M so n bezeichnetes Sollmoment für den Hinterachsantrieb.
Zum Verständnis der Erfindung ist nachfolgend anhand der Fig. 1 der Signalweg zwischen der zentralen Steuereinrichtung 21 und den beiden Elektromaschinen 13, 15 der Hinterachse erläutert. Demzufolge wird das von der Steuereinrichtung 21 berechnete Sollmoment M so n an eine Momentenverteilungseinheit 23 geleitet, in der das Sollmoment M so n in ein erstes Sollmoment M SO ii a i für das rechte hintere Antriebsrad 17 und in ein zweites Sollmoment M so n , 2 für das linke hintere Antriebsrad 19 aufgeteilt wird. Die gleich großen, ersten und zweiten Sollmomente M SO I I, I, M S oii ,2 werden dann in einer Bearbeitungseinheit 25 mittels eines von einer Abgleicheinheit 27 berechneten Abgleichfaktors k berichtigt und als korrigierte Sollmomente M 1 K und Μ 2ι κ an die Elektromaschinen 13, 15 weitergeleitet.
Zwischen der Bearbeitungseinheit 25 und den beiden Elektromaschinen 13, 15 ist eine dynamische Momentenverteilungseinheit 29 geschaltet, bei der die korrigierten Sollmomente M 1 K und Μ 2, κ in Abhängigkeit von Fahrsituationen dynamisch angepasst werden können, um beispielsweise eine Kurvenagilität des Fahrzeuges beim Durchfahren von Kurven zu erhöhen. Hierzu ist eine Fahrwerksregelung 31 mit damit verknüpften Fahrdynamiksensoren, etwa Gierratensensoren 33, Beschleunigungssensoren 35 und Drehzahlsensoren 37, im Fahrzeug vorgesehen, auf deren Grundlage die dynamische Momentenverteilung in der Momentenverteilungseinheit 29 erfolgt. Mittels der Korrektureinheit 27 können unterschiedliche Bauteil- oder Fertigungstoleranzen der beiden baugleich dimensionierten Elektromaschinen 13, 15 bei der Momentenverteilung berücksichtigt werden. Nach einem mittels der Abgleicheinrichtung erfolgten Abgleich kann daher die prozentuale Aufteilung der Sollmomente Μ 5θΝι , M S0 | (>2 nicht mehr bei 50:50 liegen, sondern in Abhängigkeit von Bauteil- und/oder Fertigungstoleranzen geringfügig verschoben sein. Im Folgenden werden anhand der Fig. 2 und 3 die Verfahrensschritte zur Ermittlung des Abgleichfaktors erläutert. So erfolgt zunächst in einem ersten Schritt I eine Abfrage, ob das Fahrzeug in einem Referenzfahrbetrieb betrieben wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs ein solcher Referenzfahrbetrieb vor.
Wird im Verfahrensschritt I eine solche Geradeausfahrt erkannt, so Kann zur Ermittlung des Abgleichfaktors k die Abgleicheinheit 27 deaktiviert werden, wie es im Schritt II gezeigt ist. Bei deaktivierter Abgleicheinheit 27 werden die gleich großen ersten und zweiten Sollmomente Μ 80 ιι.ι, M S0 n,2 ohne weitere Anpassung zu den Elektromaschinen 13, 15 geleitet. Die beiden Sollmomente M SOII . 1 I M SOII ,2 werden daher als Referenzsollmomente M Re f der Ermittlung des Abgleichfaktors k zugrundegelegt, wie sie in dem Diagramm der Fig. 2 angedeutet sind. Darin sind auch Istmomente M isti1 und M isti 2 der beiden Elektromaschinen 13, 15 gezeigt, die sich im Referenzfahrbetrieb ergeben. Die beiden Istmomente M isti i , M jsti 2 unterscheiden sich aufgrund von Bauteil- oder Fertigungstoleranzen um die Momentendifferenz ΔΜ 6 geringfügig voneinander. Diese Momentendifferenz AM G kann im Schritt III im Referenzfahrbetrieb in einfacher Weise mit Hilfe der Gierratensensoren 33 der Fahrdynamikregelung 31 erfasst werden. Die Gierratensensoren 33 sind daher gemäß der Fig. 1 in Signalverbindung mit der Abgleicheinheit 27. Diese berechnet im Schritt IV auf der Grundlage des erfassten Giermoments ΔΜ 0 den Abgleichfaktor k. Anschließend kann im Schritt V die Abgleicheinheit 27 wieder aktiviert werden, wodurch automatisch ein Abgleich zwischen beiden Elektromaschinen 13, 15 durchführbar ist.