DE-102023108437-B4 - Steuerverfahren für eine Schaltkupplung im Antriebsstrang eines Fahrzeugs zur Verbesserung der Fahrstabilität

Abstract

Steuerverfahren für eine Schaltkupplung (13, 33), die in einem Antriebsstrang (12, 32) eines Kraftfahrzeugs (1) zwischen einem Fahrantrieb (16, 36) und einem durch den Fahrantrieb angetriebenen Fahrzeugrad (W1, W2 / W3, W4) angeordnet ist, um die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs (1) zu erhöhen oder wiederherzustellen, wobei das Kraftfahrzeug (1) weiterhin eine mechanisch verzögernde Rad-Bremse (B1, B2 / B3, B4) für das einzelne Fahrzeugrad (W1, W2 / W3, W4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerverfahren die folgenden Schritte umfasst: - Überwachen einer Auslösebedingung für einen Fahrstabilität-Sicherungseingriff, wobei die Auslösebedingung umfasst, ▪ dass ein unzulässiger Schlupf oder ein Haftungsverlust zwischen dem Fahrzeugrad (W1, W2 / W3, W4) und dem Untergrund (U) aufgetreten ist oder direkt bevorsteht; UND/ODER ▪ dass eine Soll-Verzögerungsleistung an dem Fahrzeugrad (W1, W2 / W3, W4) größer ist als eine momentan durch die Regelung des Fahrantriebs (16, 36) bereitstellbare maximale Verzögerungsleistung; - Bei Eintreten der Auslösebedingung: Öffnen der Schaltkupplung (13, 33), wobei das Öffnen der Schaltkupplung (13, 33) in einem Zeitfenster (To) erfolgt, das kürzer ist als ein Zeitfenster (Tb), das notwendig ist, um den für einen Bremseingriff notwendigen Bremsdruck an der Rad-Bremse (B1, B2 / B3, B4) aufzubauen.

Inventors

• Matthias WOHLLEB

Assignees

• DENSO CORPORATION

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20230403

Claims (9)

1. Steuerverfahren für eine Schaltkupplung (13, 33), die in einem Antriebsstrang (12, 32) eines Kraftfahrzeugs (1) zwischen einem Fahrantrieb (16, 36) und einem durch den Fahrantrieb angetriebenen Fahrzeugrad (W1, W2 / W3, W4) angeordnet ist, um die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs (1) zu erhöhen oder wiederherzustellen, wobei das Kraftfahrzeug (1) weiterhin eine mechanisch verzögernde Rad-Bremse (B1, B2 / B3, B4) für das einzelne Fahrzeugrad (W1, W2 / W3, W4) aufweist, dadurch gekennzeichnet , dass das Steuerverfahren die folgenden Schritte umfasst: - Überwachen einer Auslösebedingung für einen Fahrstabilität-Sicherungseingriff, wobei die Auslösebedingung umfasst, ▪ dass ein unzulässiger Schlupf oder ein Haftungsverlust zwischen dem Fahrzeugrad (W1, W2 / W3, W4) und dem Untergrund (U) aufgetreten ist oder direkt bevorsteht; UND/ODER ▪ dass eine Soll-Verzögerungsleistung an dem Fahrzeugrad (W1, W2 / W3, W4) größer ist als eine momentan durch die Regelung des Fahrantriebs (16, 36) bereitstellbare maximale Verzögerungsleistung; - Bei Eintreten der Auslösebedingung: Öffnen der Schaltkupplung (13, 33), wobei das Öffnen der Schaltkupplung (13, 33) in einem Zeitfenster (To) erfolgt, das kürzer ist als ein Zeitfenster (Tb), das notwendig ist, um den für einen Bremseingriff notwendigen Bremsdruck an der Rad-Bremse (B1, B2 / B3, B4) aufzubauen.
2. Steuerverfahren nach Anspruch 1 , weiterhin umfassend die folgenden Schritte, die insbesondere in einem Zeitintervall (Tr) direkt nach einem Öffnen der Schaltkupplung infolge der Auslösebedingung ausgeführt werden: - Überwachen der momentanen Drehgeschwindigkeit(en) (o_w) des Fahrzeugrads oder der Fahrzeugräder (W1, W2 / W3, W4), die mit einem Drehmomentausgang (13b) der geöffneten Schaltkupplung (13, 33) verbunden sind; - Regeln des Fahrantriebs (16, 36) auf eine Drehgeschwindigkeit (o_m), die zu der momentanen Drehgeschwindigkeit (o_w) des Fahrzeugrads oder der Fahrzeugräder (W1, W2 / W3, W4) derart korrespondiert, dass eine Schließbedingung der Schaltkupplung (13, 33) erfüllt ist, insbesondere dass ▪ eine Differenz zwischen einer momentanen Drehgeschwindigkeit eines Drehmomenteingangs (13a) und der momentanen Drehgeschwindigkeit des Drehmomentausgangs (13b) der Schaltkupplung (13, 33) kleiner oder gleich einem vorbestimmten Geschwindigkeitsdifferenz-Grenzwert ist, UND/ODER dass ▪ eine Differenz zwischen einer momentanen Drehlage eines Drehmomenteingangs (13a) und der momentanen Drehlage des Drehmomentausgangs (13b) der Schaltkupplung (13, 33) kleiner oder gleich einem vorbestimmen Drehlagendifferenz-Grenzwert ist. - Schließen der Schaltkupplung (13, 33) zur Wiederherstellung der Triebverbindung zwischen dem Fahrantrieb (16, 36) und dem Fahrzeugrad (W1, W2 / W3, W4).
3. Steuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fahrantrieb (16, 36) ein elektrischer Fahrantrieb ist, insbesondere ein elektrischer Fahrantrieb mit singulärer Zuordnung zu dem Fahrzeugrad (W1, W2 / W3, W4) oder mit singulärer Zuordnung zu nur einer Fahrachse (11 /31) oder nur einem Teil der antreibbaren Fahrachsen (11, 31) ist.
4. Steuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor oder gleichzeitig zum Öffnen der Schaltkupplung (13, 33) infolge der Auslösebedingung das momentane Abgabe-Drehmoment des Fahrantriebs (16, 36) reduziert wird.
5. Steuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kraftfahrzeug (1) mindestens zwei zeitweise oder dauerhaft antreibbare Fahrachsen (11, 31) und zwei oder mehr Schaltkupplungen (13, 33) aufweist, die jeweils selektiv öffenbar und schließbar sind, wobei jeder antreibbaren Fahrachse (11, 31) mindestens eine Schaltkupplung zugeordnet ist, um die Triebverbindung zu dem oder den Fahrzeurädern ((W1, W2 / W3, W4) dieser Fahrachse (11, 31) zu unterbrechen.
6. Steuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Öffnen einer Schaltkupplung (13, 33) nur für das oder die Fahrzeugräder (W1, W2 / W3, W4) an einer solchen Anzahl von Fahrachsen (11, 31) erfolgt, dass zu jedem Zeitpunkt zumindest die Fahrzeugräder (W1, W2 / W3, W4) einer Fahrachse (11, 31) mit einem Fahrantrieb (16, 36) verbunden bleiben.
7. Steuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltkupplung (13, 33) in dem Antriebsstrang (12, 32) in der Richtung der Kraftübertragung vom Fahrantrieb (16, 36) zu dem Fahrzeugrad (W1, W2 / W3, W4) - stromabwärts zu einem Transmissionsgetriebe (15, 35), insbesondere stromabwärts zu einem Raddifferenzial (14, 34); UND/ODER - stromaufwärts zu der Rad-Bremse (B1, B2 / B3, B4) angeordnet ist.
8. Steuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltkupplung (13, 33) eine Synchronisierungseinrichtung (13c) aufweist, die dazu ausgebildet ist, über einen eigenen Aktuator Antriebsenergie zuzuführen, um eine Rest-Drehzahldifferenz und/oder eine Rest-Drehlagendifferenz zwischen dem Drehmomenteingang (13a) und dem Drehmomentausgang (13b) der Schaltkupplung (13, 33) zu minimieren, und wobei insbesondere die Synchronisierungseinrichtung (13c) betätigt wird, sobald die Schließbedingung der Schaltkupplung (13, 33) erfüllt ist.
9. Steuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltkupplung eine Drehmoment-Kompensationsvorrichtung (13d) aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein momentan zwischen dem Drehmomenteingang (13a) und dem Drehmomentausgang (13b) übertragenes Drehmoment zeitweise aufzunehmen, wobei insbesondere die Drehmoment-Kompensationsvorrichtung (13d) aktiviert wird, wenn die Auslösebedingung eintritt und - das momentan übertragene Drehmoment einen Drehmoment-Grenzwert überschreitet, ODER - eine Öffnungsbewegung der Schaltkupplung (13, 33) um ein unzulässiges Maß verzögert ist.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Fahrstabilitätssysteme für Kraftfahrzeuge, insbesondere Systemen zur Aufrechterhaltung oder Wiederherstellung der Radhaftung gegenüber dem Untergrund. In der Praxis sind verschiedene Systeme zur Verbesserung der Fahrstabilität bekannt. Dazu gehören das Anti-Blockiersystem ABS und das elektronische Stabilitätsprogramm ESP. Das Anti-Blockiersystem erkennt einen Zustand, in welchem mindestens ein Fahrzeugrad während eines Bremsvorgangs die Haftverbindung zum Untergrund verliert, oder dass ein solcher Zustand direkt bevorsteht, und führt eine wechselnde Anhebung und Senkung bzw. Aktivierung und Deaktivierung der Bremswirkung auf das Rad herbei, um die Lenkfähigkeit des Fahrzeugs zu verbessern. Meistens schlagen ABS-Systeme bei einer starken Bremsung während der Vorwärtsfahrt an, und zwar in einem Zustand, in dem eine nasse oder vereiste Fahrbahn vorliegt. Das elektronische Stabilitätsprogramm verfügt über ein Regelungssystem, das bestimmte Ist-Zustandsparameter der Fahrzeugbewegung überwacht und mit entsprechenden Soll-Zustandsparametern vergleicht, die sich bei Vorliegen einer ausreichenden Fahrstabilität ergeben sollten. Wenn die Ist-Zustandsparameter von den Soll-Zustandsparametern abweichen, insbesondere wenn während einer Kurvenfahrt eine Ist-Gierrate des Fahrzeugs von einer Soll-Gierrate abweicht, kann ein instabiler Fahrzeugzustand ermittelt werden. Auch ein ESP-System kann feststellen, dass ein Fahrzeugrad die Haftverbindung zum Untergrund verliert, oder dass ein solcher Zustand direkt bevorsteht, und zwar auch während einer Fahrt mit einer Längs- und/oder Querbeschleunigung. Das ESP-System kann Soll-Werte für eine rad-bezogene Bremsung erzeugen, die unabhängig oder in Überlagerung zu einer vom Fahrer erzeugten Vorgabe eines Soll-Werts für die Bremsung des Fahrzeugs sind. Die Soll-Werte für eine Bremsung können also je nach Ausprägung eine gezielte Bremsung an nur einem oder an mehreren Rädern des Fahrzeugs herbeiführen. Weiterhin kann das ESP-System die Antriebsleistung auf bestimmte Räder reduzieren, um eine Rückkehr zu einem stabilen Fahrzustand zu begünstigen oder herbeizuführen. Das ABS-System und das ESP-System können in bestimmten Fahrsituationen zueinander entgegengesetzt wirken. Während das ABS-System die Bremswirkung zeitweise aufhebt, strebt das ESP-System häufig eine Erhöhung der Bremswirkung an. Heute werden häufig elektrische Fahrantriebe verwendet, um zeitweise oder dauerhaft die Antriebsenergie für einzelne oder alle Fahrzeugräder bereitzustellen. Die elektrischen Fahrantriebe können separat oder als Ergänzung zu anderen Fahrantrieben wie beispielsweise Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Da elektrische Fahrantriebe bereits aus dem Stand ein Drehmoment erzeugen können und einen sehr großen Drehzahlbereich abdecken können, der den Arbeitsbereich von Verbrennungsmotoren stark übersteigen kann, bedarf es an Fahrachsen mit einem elektrischen Fahrantrieb häufig keiner Anfahrkupplung mehr, d.h. einer in der Regel kraftschlüssigen lösbaren Kupplung, wie sie für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor und Schaltgetriebe üblich sind. Eine Anfahrkupplung überträgt das Drehmoment im geschlossenen Zustand über eine kraftschlüssige Verbindung. Bei einigen Fahrzeug-Konfigurationen wird ein elektrischer Fahrantrieb nur zeitweise eingesetzt, nämlich wenn ein hoher Drehmomentbedarf vorliegt, in Fahrsituationen mit im Wesentlichen gleichbleibender Geschwindigkeit und geringem Drehmomentbedarf jedoch über eine Schaltkupplung von den Fahrzeugrädern getrennt, um die Energieeffizienz zu erhöhen. Eine Schaltkupplung übertragt das Drehmoment im geschlossenen Zustand über eine formschlüssige Verbindung zwischen einem Drehmomenteingang und einem Drehmomentausgang. Schaltkupplungen weisen in der Regel eine kleinere Bauform und geringere Kosten auf als Anfahrkupplungen einer entsprechenden Drehmomentklasse. Die bisher bekannten Fahrzeug-Konfigurationen setzen also Schaltkupplungen ein, um den Betrieb eines Fahrantriebs aus Gründen der Reichweiten-Erhöhung oder der Steigerung der Energie-Effizienz vollständig unterbrechen zu können. In zukünftigen Emissions-Richtlinien werden nicht nur die Abgase und die Energie-Effizienz relevant sein, sondern auch die Emission von anderen Stoffen wie beispielsweise Bremsstäuben. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von mehreren Fahrantrieben und insbesondere die ergänzende Verwendung von elektrischen Fahrantrieben eine negative Auswirkung auf den Bremsverschleiß und damit die Erzeugung von Bremsstaub aufweist. Insbesondere wurde festgestellt, dass die Regelung von Fahrantrieben bei einem hoch-dynamischen Wechsel der Fahrbedingungen nicht schnell genug agiert, um das vom Fahrantrieb selbst erzeugbare Verzögerungspotenzial nutzbar zu machen. So können bei einem abrupten Wechsel von einem Zustand mit Radhaftung zu einem Zustand mit Haftungsverlust, oder bei einem abrupten Wechsel von einer Beschleunigungsanforderung zu einer Bremsanforderung häuf