CN108688466A - 用于运行机动车的方法、控制器和机动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行具有多个驱动车轮以及多个驱动机的机动车的方法，其中为每个驱动车轮分别配设一驱动机、尤其是电机，所述方法具有下列步骤：‑检测总额定驱动转矩，‑检测当前车辆行驶速度、当前转向角以及可选地检测所有驱动车轮的车轮负载，‑根据所述机动车的所述当前车辆行驶速度、所述当前转向角、已知的底盘几何结构以及可选地所述车轮负载来确定所述驱动车轮在行车道上的车轮个体的运动速度，‑根据所确定的运动速度确定用于每个驱动车轮的额定转速并且在所有驱动车轮上分配总额定驱动转矩，使得防止相应的驱动车轮在所述行车道上打滑，‑操控每个驱动机，以便在相应的所述驱动车轮上设定额定转速。

Description

用于运行机动车的方法、控制器和机动车

技术领域

本发明涉及一种用于运行具有多个驱动车轮以及多个驱动机的机动车的方法，其中为每个驱动车轮分别配设一驱动机、尤其是电机。

此外，本发明涉及一种用于运行机动车的控制器，所述控制器执行上面提到的方法，以及涉及一种机动车和这种的控制器。

背景技术

开头提到的类型的方法、控制器和机动车由现有技术已知。随着机动车不断电气化，驱动系（Antriebsstrangs）的电气化也在增加。已知了，除了内燃机之外，替代地设置一个或多个电机作为驱动机。替代地设置一个或多个电机用于内燃机也是已知的。也产生越来越多的概念，所述概念具有机动车的车轮个体的驱动装置。为此，为机动车的每个驱动车轮配设电机，所述电机可以被个体地操控，以便产生机动车的推进力矩。机动车中的驱动机通常通过控制器中的“力矩路径”而显示出来，通过“力矩路径（Momentenpfad）”将驾驶员希望力矩转换为总额定驱动转矩。该总额定驱动转矩或推进力矩输出在或输出到驱动机上，用于其的操控。但是，如果驾驶员希望大于可传递到地面或行车道上的驱动力，则机动车的一个或多个驱动车轮会打滑并且失去相对于行车道的附着。如果机动车具有驾驶员辅助***、例如电子稳定程序或抗滑动调节部（Antischlupfregelung），则可以通过这种反应制动打滑的车轮并且可以将转矩传递到另一个用于推进机动车的车轮上。这例如电动-液压-机械地（elektro-hydraulisch-mechanisch）通过相应车轮的摩擦制动来进行或者电子地通过车轮个体的可操控的驱动机来进行。由此，尽管打滑的驱动车轮，仍保持机动车的推进。特别是在地面不平整性时和具有不同摩擦值的表层（Untergründen）的情况下会出现这种牵引损失并导致在敏感的地面表面的损坏。

发明内容

根据本发明的、具有权利要求1的特征的方法具有以下优点，通过车轮个体的电的驱动装置，可以快速且有针对性地（提前主动（pro-aktiv））操控驱动车轮，并且由此可以可靠地防止驱动车轮中的其中一个驱动车轮打滑。为此，根据本发明地规定，首先检测总额定驱动转矩和由驾驶员所希望的推进力矩。此外，获知机动车的当前行驶速度、可选地获知所有驱动车轮的车轮负载和当前转向角。根据机动车的车辆速度、当前转向角和底盘几何结构随后确定驱动车轮在行车道上的车轮个体的运动速度。了解到底盘几何结构和底盘特性，根据转向角且尤其是车轮负载，可以因此获知每个车轮的车轮个体的运动速度。根据所确定的运动速度和总额定驱动转矩，确定用于每个驱动车轮的额定转速和总额定驱动力矩的车轮个体的分布，使得防止了相应行驶驱动车轮在行车道上打滑，其中操控每个驱动机以设定在相应的驱动车轮上的该额定转矩。因此出现驱动机的转速调节，所述转速调节根据车辆行驶速度以及底盘几何结构、可选地根据车轮负载和当前转向角来进行，使得可靠地防止了驱动车轮的打滑。由此以简单的方式和方法确保了快速干扰机动车的行驶特性，以避免不安全的行驶状况以及行车道表层的损坏。优选地机动车的驱动车轮或者车轮的负载根据车轮个体的弹簧行程和/或轮胎压力来确定。例如可以借助已存在的轮胎压力传感器来检测轮胎压力，并且通过同样已知的弹簧行程传感装置来检测弹簧行程。了解到车轮负载，例如可以确定，是否驱动车轮中的一个驱动车轮悬置在空气中并且因此不能将驱动力或制动力传递到行车道上，或者是否该驱动车轮被倾斜（einfedern）并且由此可以传递更高的转矩。这也可以动态地在弯道内的和弯道外的车轮之间进行检测。相应的驱动车轮的有效弯道半径也随着实际存在的弹簧行程而变化，从而使得了解到上面提到的参数，该方法能够特别精确地执行。

根据本发明的优选改进方案规定了，由共同的车轮轴的驱动车轮的运动速度来确定总和速度。基于已知的底盘几何结构和转向装置几何结构，车轮轴的总和速度是已知的，并且可以同步，从而使得例如前车轮轴和后车轮轴同步，这在直线行驶时是中央差速器锁的功能。在弯道行驶中，该电子耦合或者说前车轮轴和后车轮轴同步具有如下优点，通过已适配的转速，前车轮轴和后车轮轴的不同路程的补偿防止了通常强制出现在至少一个车轮上的滑移。这基本上对应于简化的变型，其中为每个车轮轴分别设置驱动机，由此借助车轮轴的总和速度包括弯道行驶补偿来同步车轮轴。如果设置车轮个体的驱动机，则基于已知的底盘几何结构使所有驱动车轮弯道行驶补偿地相互强制耦合，这对应于在直线行驶中机械的差速传动装置（Differentialgetriebe）的纵向锁止和横向锁止。

此外优选地规定了，根据所获知的多个车轮轴的总和速度，使这些车轮轴尤其是关于其转速来同步。由此实现了上面已提到的优点。

此外优选地规定了，尤其是替代地根据至少一个实际转速、加速度、偏转率、卫星保护的导航***和/或机动车的环境传感装置的数据来获知所述车辆速度。特别有利的是，检测车辆速度从驱动车轮的转速分离（losgelöst），以便具有独立获知的车辆速度作为与驱动车轮的转速调节的比较，以便能够探测出所有车轮上的滑移。因此，避免了失误调节和车辆脱落（Ausbrechen）。机动车的加速度和/或偏转率也可以用于确定车辆速度。

优选地，仅在低于能预先给定的极限值的速度下执行所述方法。对于传统的机动车，其中，中央的驱动机借助传动装置将驱动力分配到多个驱动车轮上，打滑的驱动车轮用于车辆动态的减小，从而使得机动车例如减速或者停止（例如在山上行驶时），并且机动车的行驶状态保持稳定。对于具有转速调节的车轮个体的驱动装置，超出驱动车轮的附着极限导致了，所有车轮会同时打滑，并且由此机动车可能不稳定。通过仅在低于能预先给定的极限值的速度下执行行驶，可以更容易地修正不稳定的行驶状态的影响。相应可靠地选择极限值并且例如借助试验来获知极限值。此外，尤其借助与转速无关获知的车辆行驶速度和/或借助所获知的加速度和/或偏转率来识别该附着拆除（Haftungsabriss）。

此外优选地规定了，获取当前行车道状况并且根据当前行车道状况执行所述方法。尤其是根据当前行车道状况（自动或手动）进行功率限制，以便避免所有驱动车轮的附着拆除或者说打滑。可以例如借助卫星保护的导航***的数据和/或借助基于照相机的环境传感装置以图像分析来检测行车道状况。

此外优选地规定了，控制额定转速。由此可以简单地保持所述方法。然而因为在受控制的***中控制的精确度与所检测的参数有关并且由于***的所希望的简单性限制了该精确度，而例如没有与车辆无关的速度检测和没有车轮负载检测，受控制的运行优选仅在敏感的行车道上和/或仅在低的速度下、特别是低于所提到的极限值时执行，在行车道上应防止驱动车轮的打滑。如之前已经描述的那样，替代地调节额定转速。

根据本发明的、具有权利要求8的特征的控制器的特征在于，该控制器特别布置用于在根据规定使用时执行根据本发明的方法。在此对于机动车得出上面已经提到的优点。

根据本发明的、具有权利要求9的特征的机动车的特征在于根据本发明的控制器。由此得出已经提到的优点。

尤其是从前面的描述和从权利要求中得出其它的优点和优选的特征以及特征组合。

附图说明

为此，在下文中应当借助附图对本发明进行更详细地解释。在此示出了：

图1以简化的俯视图示出了机动车，并且

图2示出了用于解释用于运行机动车的有利方法的流程图。

具体实施方式

图1以简化的俯视图示出了具有前车轮轴2和后车轮轴3的机动车1。两个车轮轴2、3分别具有两个驱动车轮4、5或者6、7。为驱动车轮4至7中的每一个驱动车轮在此配设一驱动机8、9、10、11，所述驱动机分别构造成电机。驱动机8至11在此构造成接近边缘的、尤其是构造成轮毂驱动机，所述轮毂驱动机可以直接或借助传动齿轮装置将正的或负的驱动转矩传递到相应分配的驱动车轮4至7上。为了操控驱动机8至11，存在控制器12，所述控制器与驱动机8至11在信号技术上连接。此外，驱动机8至11通过控制器12的相应的功率电子装置与电的能量存储器13连接，所述电的能量存储器为驱动机8至11供给以用于马达式运行的电能，或者在驱动机8至11的发电机式运行时接收电能。此外，为车轮轴2、3中的至少一个车轮轴、当前为所述前车轮轴2配设转向装置（Lenkeinrichtung）14，借助所述转向装置可设定在驱动车轮4、5处的转向角。

根据所要求的、例如由机动车1的驾驶员通过操纵踏板装置15而能预先给定的总额定驱动转矩，控制器12操控驱动机8至11，从而使得这些驱动机共同将推进力矩（Vortriebsmoment）施加到机动车1上。

通过车轮个体的电的驱动装置可以实现对各个驱动车轮的快速调节和有针对性的操控。为了防止一个或多个驱动车轮打滑，尤其是由控制器12执行在图2中详细说明的用于运行机动车1的方法。

为此，图2示出了流程图，借助所述流程图有利的方法得以描述。在第一步骤S1中，机动车1投入运行中。随后在步骤S2中检测当前车辆行驶速度、在步骤S3中检测转向装置14的当前转向角以及可选地在步骤S4'中检测所有驱动车轮4至7的当前车轮负载并且在步骤S4中检测由驾驶员要求的总额定驱动转矩。步骤S2、S3、S4和S4'或者依次执行，然而优选同时执行。为了确定车轮负载，尤其是检测并分析底盘（Fahrwerks）的车轮个体的弹簧行程和/或存在于相应的驱动车轮的轮胎压力（Reifendruck）。

在随后的步骤S5中，根据当前机动车的车辆行驶速度、转向角、车轮负载和底盘的已知的底盘几何结构来获知车轮个体的运动速度，并且在步骤S6_1、S6_2、S6_3和S6_4中为驱动车轮4至7中的每一个驱动车轮提供车轮个体的运动速度。尤其是从驱动车轮4至7的布置以及其由于不同的车轮负载和/或由于转向装置14的干扰的变化来得出底盘几何结构。由于从机动车1的结构已知了几何关系，则可以通过控制器12以简单的方式和方法来考虑这些关系，以便确定在附图中未示出的行车道上的精确的车轮个体的运动速度。

在随后的步骤S7中，根据车轮个体的运动速度确定用于驱动车轮中每一个驱动车轮的额定转速，使得在相应的额定转速中防止了相应的车轮在行车道上滑移。随后在步骤S8_1至S8_4中为驱动机提供所获知的额定转速。由于机动车的底盘几何结构和转向装置几何结构是已知的并且可以通过控制器显示在软件中/在算法中，即便在弯道行驶时和在不平整的地区行驶时，可以在每个时间点确定驱动车轮中每一个驱动车轮绝对在路面上的或者说在行车道上的且相对于其它驱动车轮的路径。当通过弹簧行程传感装置或者其它传感装置已知所有车轮的车轮负载分布，则根据该车轮负载将总推进力矩（或者制动力矩）分布到驱动车轮4至7上。弹簧行程对相应驱动车轮待驶过的或者已驶过的路径有影响，车轮负载对车轮上可传递的转矩有影响。可以例如通过所检测的轮胎压力回算出弹簧行程和车轮负载。通过合适的传感装置可以推断出地面状况并且由此也推断出静摩擦系数（替代地手动设定），并且因此限制总推进力矩。了解到几何构造，结合通过车轮个体的驱动机8至11的转速调节防止了，基于小的地面接触，各个驱动车轮4至7在行车道上打滑且例如损坏地面表面。基于较小的附着，该驱动车轮将较小的转矩传递到地面上，然而该驱动车轮不打滑，因为基于在其余驱动车轮上存在的牵引，车辆以同样的速度继续运动，并且由此不损坏地面。在实现驾驶员希望之前达到所限制的总推进力矩的情况下，车辆减速或干脆停止，而地面不受损坏。

与机动车中的传统的解决方案不同的另一个优点在于，即便没有摩擦制动装置和其车轮转速检测装置或者说车轮转速监控，所述功能仅仅基于转速信息在车轮个体的驱动机8至11中是能运转的，

所描述的方法也可以被交给到轴方式（achsweisen）的驱动装置上，其中基于已知的底盘几何结构和转向装置几何机构，车轮轴2、3的总和速度也是已知的。由此可以使前车轮轴2和后车轮轴3等同（gleichstellen），这等于直线行驶（Geradeausfahrt）时中央差速器锁（Zentraldifferentialsperre）的功能。在弯道行驶时，电子耦合具有以下优点，即通过已适配的转速，前车轮轴2和后车轮轴3的不同路程（Wegstrecken）的补偿防止了通常强制出现在至少一个驱动车轮4至7上的滑移。

有利地，该方法此外规定了，检测所有驱动车轮4至7的附着拆除（Haftungsabriss），方式是：尤其是通过机动车1的行驶速度、加速度和/或偏转率的与车轮转速无关的测量，与驱动车轮4至7的车轮转速或额定转速比较来获知所述附着拆除。替代地设置了，只有当机动车以低于能预先给定的极限值的车辆行驶速度运动时，必要时通过根据行车道的状况的功率限制进行辅助时，才执行所述方法，在所述行车道上机动车1沿着运动。由此实现了，可靠地防止了多个、尤其是所有驱动车轮4至7超出附着极限。在此优选根据用于预先公开的行车道状况如例如沥青、草、砾石、碎石或类似物的静摩擦系数来进行功率限制，其中可手动选择功率限制或者可借助相应的传感装置自动设定/检测功率限制。

为了使***简单地保持，替代地设置了转速调节的仅仅受控制的功能。因为在受控制的***中控制精确度却根据所检测的参数并且该精确度由于所希望的***的简单性而受到限制，所以受控制的运行会导致驱动***中的、例如基于对车辆动态有影响的不同的轮胎压力和/或驱动车轮的花纹深度（Profiltiefen）的张紧（Verspannungen）。为了减小这些影响，受控制的运行优选在具有减小的静摩擦系数的行车道上并且在速度低于之前提到的极限值时来执行，在行车道上应当防止驱动车轮4至7的打滑。

有利的是，将描述的方法或者***（既受调节也受控制）应用于在敏感的地面上的具有车轮个体的驱动装置的机动车中，以便防止单个或所有驱动车轮的打滑，并且伴随其防止对地面表面例如草地或者森林地面的损坏。

Claims (9)

1.用于运行具有多个驱动车轮（4-7）以及多个驱动机（8-11）的机动车（1）的方法，其中为每个驱动车轮（4-7）分别配设一驱动机（8-11）、尤其是电机，所述方法具有下列步骤：

-检测总额定驱动转矩，

-检测当前车辆行驶速度、当前转向角以及可选地检测所有驱动车轮（4-7）的车轮负载，

-根据所述机动车（1）的所述当前车辆行驶速度、所述当前转向角、已知的底盘几何结构以及可选地所述车轮负载来确定所述驱动车轮（4-7）在行车道上的车轮个体的运动速度，

-根据所确定的运动速度确定用于每个驱动车轮（4-7）的额定转速并且将总额定驱动转矩分配到所有驱动车轮（4-7）上，使得防止相应的驱动车轮（4-7）在所述行车道上打滑，

-操控每个驱动机（8-11），以便在相应的所述驱动车轮（4-7）上设定额定转速。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由共同的车轮轴（2、3）的所述驱动车轮（4-7）的所述运动速度来确定所述车轮轴（2、3）的总和速度。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据多个车轮轴（2、3）的所确定的总和速度，使这些车轮轴（2、3）关于其转速来同步。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据至少一个实际转速、加速度、偏转率、卫星保护的导航***的数据和/或机动车（1）的环境传感装置来获知所述车辆行驶速度。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，仅在低于能预先给定的极限值的速度下执行所述方法。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，获知当前的行车道状况并且根据当前的行车道状况来执行所述方法。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，调节或控制所述额定转速。

8.用于运行机动车（1）的控制器（12），所述控制器具有多个驱动车轮（4-7）以及多个驱动机（8-11），其中为每个驱动车轮（4-7）分别配设一驱动机（8-11）、尤其是电机，其特征在于，特别布置该控制器用于在根据规定使用时来执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。

9.具有多个驱动车轮（4-7）并具有多个驱动机（8-11）的机动车（1），其中为每个驱动车轮（4-7）分别配设一驱动机（8-11）、尤其是电机，其中所述驱动机（8-11）尤其构造成电机，其特征在于按照权利要求8所述的控制器（12）。