(57)【要約】【課題】  要求トルクを分配する方法を提供する。【解決手段】  本発明は、車両の１つまたは２つの駆動車軸に要求トルクを分配する方法に関し、ここでは、要求トルクは運転者の要求に依存し、第１駆動車軸に対し、第１駆動車軸の粘着限界に応じてトルクの第１の最大値が計算され、第２駆動車軸に対し、第２駆動車軸の粘着限界に応じてトルクの第２の最大値が計算され、要求トルクの少なくとも第１の部分が第１駆動車軸に送られ、第１の部分が第１の最大値を超えず、第１の部分が要求トルクに一致しない場合、要求トルクの第２の部分が第２駆動車軸に供給され、第２の部分が第２の最大値を超えず、要求トルクが少なくとも１つのパラメータに応じて第１の部分と第２の部分とに分けられる。【選択図】      図１
2014122021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の１つまたは２つの駆動車軸に要求トルクを分配する方法であって、前記要求トルクが運転者の要求に依存し、第１駆動車軸に対し、前記第１駆動車軸の粘着限界に応じてトルクの第１の最大値が計算され、第２駆動車軸に対し、前記第２駆動車軸の粘着限界に応じてトルクの第２の最大値が計算され、前記要求トルクの少なくとも第１の部分が前記第１駆動車軸に送られ、前記第１の部分が前記第１の最大値を超えず、前記第１の部分が前記要求トルクに一致しない場合、前記要求トルクの第２の部分が前記第２駆動車軸に供給され、前記第２の部分が前記第２の最大値を超えず、前記要求トルクが少なくとも１つのパラメータに応じて前記第１の部分と前記第２の部分とに分けられる、方法。
【請求項２】
前記パラメータが効率的なエネルギー消費に依存する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パラメータが前記駆動車軸の粘着挙動に依存する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記パラメータが前記車両の走行安定性に依存する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記２つの駆動車軸に対し前記トルクを利用可能にするために２つの駆動装置が使用され、いずれの場合も１つの駆動装置が１つの駆動車軸に割り当てられ、前記パラメータが前記駆動装置の動作パラメータに依存する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
エネルギー源が駆動装置に設けられ、前記パラメータが前記エネルギー源の動作状態に依存する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記駆動装置が電気モータを有し、前記エネルギー源がバッテリであり、前記動作パラメータが前記バッテリの充電状態である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
第１駆動装置が内燃機関であり、第２駆動装置が電気モータであり、特に、前記内燃機関のみが前記第１駆動車軸を駆動し、前記電気モータのみが前記第２駆動車軸を駆動する、請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記トルクの前記最大値がリアルタイムで計算される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の部分および前記第２の部分の最小値がパラメータに応じて計算され、前記トルクの少なくとも前記最小値が、前記最小値が前記最大値を超えない限り、それぞれ前記第１および第２駆動車軸に適用される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記最小値がリアルタイムで計算される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の部分が前記第１の最大値に近似するとき、前記第２の部分が、特に前記第１の部分の前記最大値からの差に応じて、移行機能を用いて増大される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法を実行するように設計された演算装置。
【請求項１４】
演算装置で実行すると請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法を実行するように設計されたコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの駆動車軸を有する車両用の、要求されたトルクを分配する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１は、内燃機関が第１駆動車軸用に設けられ、電気駆動ユニットが車両の第２駆動車軸用に設けられた駆動装置を開示している。さらに、差動歯車装置が電気駆動ユニットに設けられ、この差動歯車装置は変速機を積載する。駆動ユニットの作動は例えば道路の摩擦係数が低すぎる場合、省略することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０  ２００９  ００９  ８０９  Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０  ２００４  ０４９  ３２４  Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０  ２００８  ０４２  ２２８  Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０  ２０１０  ０１４  ９７１  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、要求されたトルクを車両の２つの駆動車軸へ分配する方法を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、特許請求項１で請求される方法によって、特許請求項１３で請求される演算装置によって、および特許請求項１４で請求されるコンピュータプログラムによって達成される。
【０００６】
本発明のさらに有利な実施形態が従属項に開示されている。
【０００７】
記載される方法は、第１駆動車軸に要求トルクの第１の部分が供給されるという利点を有し、第１の部分は第１の最大値を超えない。第１の最大値は第１駆動車軸の粘着限界（ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｌｉｍｉｔ）に応じて計算される。第１の部分が要求トルクより小さい場合、要求トルクの第２の部分が第２駆動車軸に送られる。ここで第２の部分は第２の最大値を超えない。第２の最大値は第２駆動車軸の粘着限界に応じて計算される。
【０００８】
このようにして、要求トルクは粘着限界に達することなく２つの駆動車軸間で有利には分けられる。従って２つの駆動車軸間での要求トルクの安全な分配が可能になる。結果として、自由に利用可能な潜在前後力（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  ｆｏｒｃｅ）のみが前車軸および後車軸に伝達される。最大潜在横力（ｌａｔｅｒａｌ  ｆｏｒｃｅ）の提供が、駆動車軸の粘着限界に応じて最大値を考慮することによって保証される。要求トルクの第１の部分および第２の部分への分割は、パラメータに応じて実行される。結果として、第１および第２の部分の最適な調整が可能になる。
【０００９】
１つの実施形態では、パラメータは効率的なエネルギー消費に依存する。選択された運転状況に依存して、内燃機関を使用した第１駆動車軸への駆動力の提供は、エネルギー消費に関して、電気モータを使用した第２駆動車軸への駆動力の提供よりも有益であるか、あるいは有益でない。結果として、要求トルクは、内燃機関および／または電気モータの効率的な使用に応じて、第１の部分および／または第２の部分の間で分けることができる。
【００１０】
別の実施形態では、パラメータは駆動車軸の粘着（ａｄｈｅｓｉｏｎ）挙動に依存し得る。例えば、第１駆動車軸の粘着限界に達すると、第１の部分が低減され得、第２の部分が増大され得る。従って駆動車軸が空転（ｓｌｉｐｐｉｎｇ）することのない要求トルクの最適な提供が可能になる。
【００１１】
別の実施形態では、パラメータは車両の走行安定性に依存している。例えば、運転者要求が急激に減少した結果として粘着限界の付近で負荷が変化すると、車両の走行安定性を促進するために、第２の部分を増大することができる。しかしながら第１の部分の増大および第２の部分の増大はそれぞれ、第１または第２の最大値に達することによって、制限される。
【００１２】
さらに、効率的なエネルギー消費は、例えば内燃機関によって駆動される第１駆動車軸のみを含むことができ、例えば電気モータによって駆動される第２駆動車軸は使用されない。結果として、特に第１の部分が第１の最大値に達することなく要求トルクに一致する運転状況において、第２駆動車軸に駆動力を提供しないことが有利であり得る。結果として、運転者によって要求されるトルクが利用可能になり、この際、１つの駆動車軸を使用することでエネルギーは節約される。
【００１３】
さらなる実施形態では、パラメータは駆動装置の動作パラメータに依存する。これは、例えば別個の駆動装置が各駆動車軸に使用される場合、有利である。駆動装置の動作パラメータを考慮することによって、最適な方法でトルクを利用可能にすることができ、この際、例えば可能な限り少ないエネルギーが消費され、および／または可能な限り少ない汚染物質が生成される。例えば、動作パラメータは駆動装置のエネルギー源の作動状態に依存し得る。例えば、内燃機関が第１駆動車軸の駆動装置として使用され、かつ電気モータが第２駆動車軸に使用される場合、およびバッテリが電気駆動装置に電流を供給するために設けられている場合、第１の部分および第２の部分を決定するために、バッテリの充電の状態を考慮することができる。例えば低充電状態の場合、第１の部分が第２の部分を犠牲にして増大され得、結果、第２の部分が低く維持され得る。第２の部分が低い結果として、より少ない電流が消費され、ひいてはバッテリの充電能力が保たれることにもなる。
【００１４】
さらなる実施形態では、最大値はリアルタイムで計算される。結果として、トルクの第１の部分およびトルクの第２の部分は、正確に適合させることができる。この状況において、例えば、粘着限界の短い変化に即座に反応することができる。
【００１５】
さらなる実施形態では、トルクの第１の部分の最小値およびトルクの第２の部分の最小値はリアルタイムで計算される。結果として、第１の部分および第２の部分はそれぞれ最小値を有しなければならない。結果として、それら部分の簡単で迅速な制御が可能になる。
【００１６】
新たに記載した方法は、車両の２つの駆動車軸間での要求トルクの最適に機能する分配を、迅速かつ効率的に利用可能にすることができるという利点を有する。
【００１７】
本発明の例示的な実施形態を、図面を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】車両の概略図を示す。
【図２】車両の２つの駆動車軸に要求トルクを分配する方法の概略図を示す。
【図３】時間の関数としてトルク図表を示す。
【図４】車両の横加速度の関数としてトルク図表を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は車両１の概略図を示す。車両１は第１駆動車軸４および第２駆動車軸５を有する。各駆動車軸は、図で概略的に示されるに過ぎない２つの車輪を有する。さらに、メモリ３に接続された演算装置（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ｕｎｉｔ）２が設けられる。さらに、演算装置２に接続されたセンサ６が設けられる。センサ６は、例えば運転者の要求を感知するために設けることができる。例えば、センサ６は車両のアクセルペダル位置を感知することができる。さらに、第１駆動装置７および第２駆動装置８が設けられ、駆動装置７、８はそれぞれ演算装置２に接続される。第１駆動装置７は、例えば分配装置（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ  ｕｎｉｔ）１０を介して、選択された実施形態に応じて第１および第２駆動車軸４、５に接続される。別の実施形態では、第１駆動装置７は直接第１駆動車軸４に専ら接続されてもよい。第１駆動車軸４は、例えば後車軸を構成する。第２駆動装置８は、例えば分配装置１０を介して、選択された実施形態に応じて第１および第２駆動車軸４、５に接続される。第２駆動装置８もまた、選択された実施形態に応じて、直接式に第２駆動車軸５に専ら動作接続されてもよい。第２駆動車軸５は前車軸を構成する。
【００２０】
第１駆動装置は選択された実施形態に応じて内燃機関として、および／または電気モータとして具体化することができる。同様に第２駆動装置８は内燃機関として、および／または電気モータとして具体化することができる。さらに駆動装置７、８は、他のどのようなタイプの駆動装置を構成することもできる。
【００２１】
車両１を操作するために、演算装置２は、例えばセンサ６を用いて、それによって車両１が移動される要求トルクに関連する運転者の要求を感知する。次に演算装置２は、感知された要求トルクに応じて、第１および／または第２駆動装置７、８を作動させる。第１および第２駆動装置７、８は演算装置２による作動に応じて、対応トルクを分配装置１０に、または直接第１駆動車軸４もしくは第２駆動車軸５に送る。
【００２２】
第１および第２駆動装置７、８のトルクが分配装置１０に送られる場合、演算装置２は、所定の方法に応じて、第１および／または第２駆動車軸４、５への分配装置１０を介したトルクの分配を制御する。
【００２３】
さらに、例えば第１および／または第２駆動装置７、８にエネルギーを供給できるエネルギー源９が設けられる。さらに、エネルギー源９に割り当てられかつエネルギー源９の動作パラメータを感知する第２センサ１１が設けられる。第２センサ１１は演算装置２に接続される。エネルギー源９の動作パラメータは、例えば、エネルギー源９に蓄積されるエネルギーを構成することができる。エネルギー源９がバッテリとして具体化される場合、動作パラメータは例えば、第１および／または第２駆動装置７、８に利用可能とされる電圧および／または電流を構成する。バッテリの充電能力はその電圧および／または電流に応じて演算装置２によって見積もることができる。
【００２４】
さらに、第１および第２駆動装置７、８に関連し、第１および第２駆動装置７、８の動作パラメータを表すデータおよび／または特性曲線がメモリ３に記憶される。さらに、演算装置２は、駆動装置７、８の現在の動作パラメータを、第１および第２駆動装置７、８に割り当てられた対応する別のセンサ１２を用いて感知することができる。
【００２５】
図２は、本方法を実施するためのプログラムステップの概略図を示す。
【００２６】
プログラムポイント３０の場合、演算装置２は、例えばリアルタイムで、第１駆動車軸４の、すなわち後車軸の摩擦係数の利用（ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ）を計算する。さらに演算装置２は、第２駆動装置５の、すなわち前車軸の摩擦係数の利用を計算する。
【００２７】
次のプログラムポイント３１の場合、演算装置２は、前車軸および後車軸の摩擦係数の利用に基づいて、第１駆動車軸４および第２駆動車軸５の許容可能な駆動トルクの最小値および最大値を計算する。次のプログラムポイント３２で、演算装置２は、第１および第２駆動車軸４、５に出力されるべき要求トルクに関連する運転者の要求を感知する。
【００２８】
次のプログラムポイント３３で、演算装置２は少なくとも１つのパラメータに応じて、要求トルクを、第１駆動車軸４に出力される第１の部分に、および／または第２駆動車軸５に出力される第２の部分に分ける。この状況において、例えばパラメータとして、２つの駆動車軸４、５の内の１つが主駆動車軸として使用され、他方の駆動車軸４、５が副駆動車軸として使用されることが考慮される。例えば、第２駆動車軸を使用することなくそれが可能な限り、第１駆動車軸を使用して要求トルクを出力する。その後、例えば第２駆動車軸の使用が有利であることをパラメータが示すとき、第２駆動車軸の使用が必要になる。例えば、要求トルクが非常に大きいために第１の部分が第１の最大値より大きいとき、第２駆動車軸の使用は有利である。第１の最大値は、車両の実施されている動作条件に応じて第１駆動車軸を介して出力できる最大トルクを決定する。この場合、トルクの第１の部分は最大値に制限され、第２の部分は対応して増加され、同じくトルクが第２駆動車軸を介して出力される。これを行うため、駆動装置７、８および／または分配装置１０は演算装置２によって対応して作動される。
【００２９】
トルクを第２駆動車軸５を介して出力させる別のパラメータは、第２駆動車軸５を介したトルクの出力はより効率的なエネルギー消費をもたらすという事実に依存し得る。さらに、現在の運転状況に依存して、トルクを第１駆動車軸４にのみ供給することも有利であり得る。これは例えば、車両が真っ直ぐ前に移動しているとき、第１駆動車軸４が後車軸を構成し、運転者の要求トルクが第１駆動車軸の第１の最大値未満である場合である。通常の運転状況においては、駆動車軸を１つだけ使用することによって、２つの駆動車軸を使用する場合よりもエネルギー消費を抑えることが可能になる。
【００３０】
例えば、第１駆動車軸４のスピン（ｓｐｉｎｎｉｎｇ）は以下のような状況、すなわち、要求トルクを達成するために、トルクの第２の部分が第２駆動車軸に出力され、および／または第２の部分が第２駆動車軸に対して増加される状況をもたらし得る。この状況において、走行安定性を改善するために、および／または要求トルクを達成するために、第２駆動車軸５を介して出力されるトルクは、エネルギー消費が増加するにもかかわらず、増加される。
【００３１】
従って演算装置２は、例えばエネルギーの効率的な消費および／または駆動車軸の粘着挙動および／または車両の走行安定性および／または駆動装置７、８の作動状態および／または駆動装置７、８のエネルギー源９の作動状態に依存し得るパラメータに応じて、要求トルクを一定の方法で第１駆動車軸向けの第１の部分におよび／または第２駆動車軸向けの第２の部分に分ける。
【００３２】
さらなる実施形態では、演算装置２は、第１駆動車軸および第２駆動装置４、５に供給されるトルクの最小値を考慮することもできる。駆動車軸４、５のトルクの最小値は、例えば、車両の走行安定性に依存し得る。例えば、第１駆動車軸がスピンした場合、演算装置２は、第２駆動車軸のために、要求トルクと同じ量であり得るトルクの最小値を計算する。しかしながら第２車軸の粘着限界に達することは、最大値を考慮することによって、防止される。
【００３３】
図３は運転状況の図表であり、演算装置２によって計算された最小値１３および第２駆動車軸５の最大値１４が示されている。最小値１３および最大値１４は時間ｔに対する特性曲線の形で示されている。運転状況は速度１００ｋｍ／時におけるコーナリングに関連し、その際、ハンドルは１秒当たり３０°の一定の角速度で左に偏向される。車両の横加速度が原因で、第２駆動車軸５を介して出力可能な最大トルクは、時間０秒における絶対値３５００ニュートンメートル（Ｎｍ）から、連続的に時間ｔ１における事実上値０まで低減される。最小値１３は、始点ｔ０を起点として第１の時間ｔ１に達する直前まで事実上０Ｎｍのままである。第１の時間ｔ１に達する直前、運転者によって負荷変化がもたらされ、その際、運転者は要求トルクを急激に低減させる、すなわち足をアクセルペダルから離す。結果として、第１駆動車軸の、すなわち後車軸のタイヤは急に負荷から解放される。これにより次のような状況、すなわち、負荷変化反応を低減するため、演算装置２が第２駆動車軸５の最小値１３を例えば値６０Ｎｍまで上昇させる状況が生じる。しかしながら最小値は演算装置２によって最大値１４と同じ程度まで上げることができるだけである。最大値に達した場合、車両を安定させるために、第２駆動車軸５を介してドラグ（ｄｒａｇ）トルクはそれ以上送られない。
【００３４】
図４は同じ運転状況を示し、第２駆動車軸５のトルクの最小値１３および最大値１４が、単位ｍ／ｓ２の車両の横加速度に対して示されている。最大値１４はここでも連続的に低下する。さらに最小値１３は、最大値１４が同じく値０Ｎｍに達する前の時間の直前まで０Ｎｍのままである。
【００３５】
第１駆動車軸４に向けられたトルクの第１の部分の最大値に達したとき、演算装置２は第２駆動車軸５に向けられたトルクの第２の部分を増大するために移行機能を使用することができる。移行機能は、例えば、直線状の勾配を有する特性曲線において実行されてもよい。従って、第１の部分の最大値に接近しているとき、最大値に達する前でもトルクの第２の部分は、第１の部分と最大値との間の距離が減少するにつれ連続的に増大されることが起こり得る。従ってこれにより第１の部分が第１の最大値を超えないことが保証される。さらに、第２駆動車軸に向けられた第２の部分が急激に増大しないことが保証される。結果として、走行運転性は改善され、運転者の感じる快適さが増大する。さらに、急激な負荷変化は回避される。第２駆動車軸から第１駆動車軸へのトルク分配の切替えがあるときも、類似した方法で適合を実行することもできる。
【００３６】
駆動車軸上のトルクの最小値を計算するために、第１駆動車軸の、すなわち後車軸の第１の部分が、要件に従って、例えば空転（ｓｌｉｐ）限界において、または負荷変化の場合、負荷から解放されるという事実を考慮することができる。結果として、トルクは、第１駆動車軸のトルクに応じて、第２駆動車軸に、すなわち第２駆動車軸の第２の部分にシフトされる。このため、第１の部分が第１駆動車軸の最大可能トルクの最大値に近づくと、要求トルクの一部を第２駆動車軸５の第２の部分に移行する機能を使用することができる。第１の部分が最大値に近づくと、第２の部分は、例えば直線的に増大され得る。
【００３７】
この機能は、例えば、０〜１の間の値を取ることができる要素を有する。例えば、最大値の８０％の第１駆動車軸４のトルク値から始めて、要素は値０から最大値の１００％の第１駆動車軸のトルクとしての値１まで直線的に増大し得る。
【００３８】
駆動車軸のトルクの最大値は例えば以下の式に従って計算することができる。
【００３９】
１）関係式を用いた、存在する道路の摩擦係数の決定
【００４０】
【数１】
2014122021.tif 000003
【００４１】
２）副車軸の車輪の摩擦係数の利用の決定
【００４２】
【数２】
2014122021.tif 000004
【００４３】
２．１）縦および横負荷移行に基づく副車軸の車輪負荷（ここでは前車軸の車輪負荷）の計算
【００４４】
【数３】
2014122021.tif 000005
【００４５】
２．２）重量分布、存在する横加速度、および横負荷移行に基づく副車軸（ここではＶＡ）の横力の計算
【００４６】
【数４】
2014122021.tif 000006
【００４７】
１）ベンド部の内側およびベンド部の外側の潜在前後力の計算
【００４８】
【数５】
2014122021.tif 000007
【００４９】
２）トルク（横力の利用を中断することのないＶＡにおける最大許容トルク）の計算
【００５０】
【数６】
2014122021.tif 000008
【００５１】
式中、以下のパラメータが使用された：μｍａｘ  道路の最大摩擦係数；ａｘ  Ｘ方向すなわち縦方向の横加速度；ａｙ  Ｙ方向すなわち車両に対して横方向の横加速度；ｇ  重量による加速度；μｙ  Ｙ方向の摩擦係数；ＦｙＶｉ  Ｙ方向の横力；ＦｚＶｉ  縦方向の力；μＰｏｔ，Ｖｉ  潜在的な可能摩擦係数；ｉ  左側車輪または右側車輪の指標。
【００５２】
ＦｚＳｔａｔＶｉは静的な車輪負荷を示す；ＣＬａｔ  例えば質量ｍ、重心の高さｈ、回転中心の高さ、輪距（ｗｈｅｅｌ  ｔｒａｃｋ）などの関数である横加速度の要素。ｌは軸間距離（ｗｈｅｅｌ  ｂａｓｅ）を示す；ｍ  質量、ｈ  車両の重心の高さ；ＦｙＶＡ  前車軸のＹ方向の横加速度；ｍＶＡは前車軸の質量である；ＦｚＶＡは前車軸の縦加速度である；ＦｚＶｌは左側車輪の縦方向の力である；ＦｚＶＲは右側車輪の垂直加速度である；ＦｙＶｉは別の負荷である；ＦｘＰｏｔ，Ｖｉはベンド部の内側およびベンド部の外側の潜在前後力である；μＰｏｔは潜在摩擦係合であり、ＭｘＰｏｔ，Ｖｉは前車軸の最大許容トルクである。
【符号の説明】
【００５３】
１  車両
２  演算装置
３  メモリ
４  第１駆動車軸
５  第２駆動車軸
６  センサ
７  第１駆動装置
８  第２駆動装置
９  エネルギー源
１０  分配装置
１２  第２センサ
１３  最小値
１４  最大値
３０、３１、３２、３３  プログラムポイント
【図１】
2014122021.tif 000009
【図２】
2014122021.tif 000010
【図３】
2014122021.tif 000011
【図４】
2014122021.tif 000012
【外国語明細書】
2014122021000001.pdf