专利名称：用于全轮驱动式机动车的驱动系统和用于向前轴驱动装置和后轴驱动装置分配驱动力矩 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求I前序部分所述的用于全轮驱动式机动车的驱动系统以及一种根据权利要求11前序部分所述的用于运行这种驱动系统的方法。
背景技术：
在用于机动车的混合动力驱动系统中已知“地面耦合(Through-the-Road)”式混合动力方案，其中，常规地利用发动机驱动一个车轴，而另一个车轴利用电机驱动。作为替换，前车轴和/或后车轴也可以通过由发动机和电机组成的混合动力模块来驱动，或通过多个电机驱动。由此便通过路面(耦合)实现了全轮控制。在这种混合动力机动车的全轮行驶运行中，发动机以预定的功率运行。此外，电机 通过电桥(elektrische Achse)也提供了转矩，以便整体提高输出转矩。在此由电池提供电能。由DE 102005026874A1已知用于这种全轮驱动式机动车的这种驱动系统。该机动车在前轴上具有发动机，该发动机通过变速器驱动两个前车轮。两个电机以与发动机机械脱耦的方式设置在后轴上。两个电机通过离合装置/接合装置可在彼此间以及与后车轮间驱动地连接或彼此脱耦。利用该驱动系统可以有效地控制或辅助机动车的行驶动力学(控制)，尤其是转弯行为和转向能力。此外，通过电驱动系统实现了智能的全轮驱动，该全轮驱动在没有通过万向轴和后轴差速器的相对昂贵/复杂的机械传力装置的情况下也能足以供使用，由此利用两个相对较小的电动机或电机连同在后轴上的离合装置实现了极有效的转矩矢量控制。为了实施全轮行驶运行，由设置在前轴上的发动机提供驱动力矩。同时，也使两个设置在后轴上的电机提供驱动力矩。因此，在全轮行驶运行中，两个电机仅由行驶电池供给电功率。因此，全轮行驶运行极大程度上依赖于行驶电池的可用电池容量。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于全轮驱动式机动车的驱动系统以及一种用于运行这种驱动系统的方法，其中确保与现有技术相比更持久的全轮驱动。该目的通过权利要求I或权利要求11的特征实现。在从属权利要求中公开了本发明的优选的改进方案。根据权利要求I的特征部分，基于驾驶员期望确定驱动力矩的电子控制设备具有力矩分配单元，利用该力矩分配单元能根据在一驾驶员辅助控制装置中产生的输入参数可变地将驱动力矩分配给前轴驱动装置和后轴驱动装置。与本发明不同，在通过机械方式实现的全轮驱动系统中，机械地进行对车轮的推动，因此仅能在由机械式结构元件给出的界限内改变从前轴至后轴以及相反的力矩分配。例如，可以作为用于力矩分配单元的输入参数的有可用的电池容量、所有动力装置的效率特性曲线、装置温度和/或环境温度、行驶动力学界限、动力装置的负荷点以及机动车速度、挂入的档位和传动效率。因此，在根据驾驶员期望通过踏板模块输入的力矩输入跃阶时，可以根据该输入参数把驱动力矩分配给前轴驱动装置和后轴驱动装置。根据所选的行驶模式(例如混合动力行驶模式、运动式行驶模式或电动行驶模式)，能够把所计算出的驱动力矩可变地分配给前轴和后轴。因此，电子控制设备在检测到低的机动车速度时能确定出一种高效模式，在该模式中总驱动力矩被传递到仅电驱动的车轴上。在这种情况下，在发动机的变速器中使档位脱出/中断并且仅利用后轴行驶，以便节省能量。在城市运行中，对机动车速度来说这种低的行驶速度可以在50km/h的范围内。而如果存在横向动力学的影响，则电子控制设备可以利用全轮驱动模式来控制驱动系统。此外，电子控制设备可以根据可用的行驶电池容量将驱动力矩分配给前轴驱动装置和后轴驱动装置。在力矩分配时普遍适用的是，力矩分配始终必须在行驶动力学界限内进行，以便保证尽可能高的安全性。 尤其优选的是，前轴驱动装置和后轴驱动装置在不设有通过万向轴和差速器(构成)的相对昂贵/复杂的机械传力装置的情况下彼此在机械方面脱耦。因此在这种情况下，前轴和后轴可以不通过一公共的驱动传动系来驱动，而是彼此独立地通过两个上述的轴驱动装置驱动。在本发明的实施方案中，机动车前轴上的驱动装置不仅包括发动机而且包括电机，可以驱动机动车的两个前轮。在机动车后轴上，后轴驱动装置可以具有至少一个电机，该至少一个电机可以驱动机动车的两个后轮。在全轮行驶运行中，通过这种方式使配属于前轴驱动装置的电机可以产生电功率，该电功率可以在不对行驶电池施加负载的情况下被提供给配属于后轴驱动装置的电机。由此在全轮行驶运行中，设置在后轴上的电机不仅可以由行驶电池供给电功率，而且额外地也可以由布置在前轴上的电机供给电功率。作为上述实施方案的替代方案，本发明当然也包括如下的驱动布置结构，其中发动机不是布置在前轴上而是布置在后轴上。在这种情况下，在全轮行驶运行中可以使布置在后轴上的电机产生电功率，该电功率可供布置在前轴上的电机使用。因此，在全轮行驶运行中，分别由前/后轴驱动装置的发动机和由另一轴驱动装置的电机对车轮施加驱动力矩。与发动机一起形成一轴驱动装置的电机在前述的全轮行驶运行中被用于产生电功率。如此产生的电功率可以由布置在另一车轴上的电机吸收。为此，处于再生运行中的电机通过供电线路直接地和/或在中间连接有行驶电池的情况下与被用作电动机的电机连接。因此，电功率可以直接被传递给以电动机方式运行的电机。替代地，所产生的电功率也可以被暂时存储在行驶电池中。
下面根据附图描述本发明的两个实施例。附图中图I示意性示出根据第一实施例的机动车驱动系统；图2示出一框图，该框图从驾驶员的力矩要求起理论上说明了至前轴驱动装置和至后轴驱动装置的信号流；图3示出一力矩时间图表，其中说明了具有ASR干预的起步过程；以及图4以与图I对应的视图不出根据第二实施例的机动车驱动系统。
具体实施例方式图I中以原理图示出混合动力机动车的驱动系统，该驱动系统具有全轮驱动单元I。在前车轴3上，一发动机5以及一电机7连接在动力传动系中并且与变速器9连接。变速器9通过变速器输出轴11以及在此简略示出的车轴差速器(Achsdifferenzial )13与前轴3驱动连接。在发动机5和电机7之间连接有一离合装置15，该离合装置15根据行驶情况分离或接合。 在机动车的后轴17上布置有另一电机19,该另一电机19通过一车轴差速器21来驱动两个后车轮。在理解本发明所必须的程度上，在图I中简略示出了由发动机5和电机7组成的前轴驱动装置和由电机19组成的后轴驱动装置。而出于视图清晰的目的，在没有进一步描述的情况下仅粗略示出了其它驱动部件，例如用于给两个电机7、19供电的高压电池2以及例如发动机控制器4、变速器控制器6或两个电机7、19的(大)功率电子装置8。由图I另外可以看出，前轴驱动装置的电机7通过一供电线路22直接与高压电池2连接。此外，电机11 (电池2)借助于一由供电线路22分支出的分线路24直接与后轴驱动装置的电机19连接。为了对全轮驱动式机动车的动力装置5、7、19进行控制，设有一中央电子控制设备25。此外，控制设备25获取可用的电池容量、所有动力装置5、7、19的效率特性曲线、环境温度和/或装置温度、行驶动力学界限、动力装置5、7、19的负荷点以及机动车速度、挂入的档位和传动效率等作为输入参数，从而实现对车轴的力矩分配。此外，由踏板模块23向控制设备25传递驾驶员期望力矩。以这些输入参数为基础，控制设备25计算出理论力矩M1至M3,利用这些理论力矩可以相应地控制发动机5、电机7以及电机19。在图2中强烈简化地示出了在踏板模块23与前轴驱动装置5、7和后轴驱动装置19之间的信号流。据此，由踏板模块23向控制设备25输入驾驶员期望值作为理论值。在此该理论值是转矩、功率或者是由转矩或功率导出的参量。在这种情况下，理论值对应于总力矩Msumre。控制设备25根据已知的输入参数将该总力矩Msumnre分成用于前轴驱动装置5、7的理论力矩M1和M2和用于后轴驱动装置19的理论力矩M3。根据图2在考虑驾驶员辅助控制装置31的情况下进行总力矩Msmrae的划分。在控制设备25中例如在低通滤波器中和/或在负荷冲击缓冲过滤器(Lastschlagdaempfungsf i I ter ) 37中对理论力矩M1J2和M3进行过滤,从而以相应处理的方式把理论力矩转送至前轴驱动装置5、7和后轴驱动装置19。为了即使在可供使用的电池容量降低时也能确保持久的全轮行驶运行，控制设备25可以如此控制为前轴驱动装置5、7确定的驱动力矩，即仅使发动机5提供理论力矩M1,但不使电机7为提供理论力矩而被驱动。在这种运行状态下可以使前轴驱动装置的电机7再生，也就是说产生电功率。在连续的全轮行驶运行中，如此产生的电功率可以被传递给布置在后轴17上的电机19，该电机19被驱动成产生预定的驱动力矩M3。因此，在行驶电池2无负荷的情况下保持全轮行驶运行。根据后轴驱动装置的效率和/或电池状态，也可以使由电机7产生的电功率首先被暂时存储在行驶电池2中。这样，设置在后轴17上的电机19便可以在全轮行驶运行中把行驶电池2和布置在前轴3上的电机7都能用作能源。下面根据图3的力矩时间图表来描述行驶情况，在该行驶情况中，首先一直仅将后轴驱动装置19驱动成产生理论(力矩)值Mha直到时刻因此，该理论值Mha与总力矩Msmrae相当。从效率角度出发，例如在山路起步过程中可能出现这种行驶情况。在时刻h之后，由驾驶员辅助控制装置31判定在后轴17上存在打滑/转差率(Schlupf)。据此进行ASR干预，其中力矩分配单元25根据驾驶员辅助控制装置31的输入参数将驱动力矩重新分配到前轴3上。从时刻h开始，所检测出的驱动打滑再次降低，从而相应地再次增大为后轴17确 定的理论力矩Μω。在时刻t2ASR干预结束。也就是说，在后轴17处不再存在打滑且仅通过后轴17进行机动车驱动。在图4中示出根据第二实施例的驱动系统，其结构和工作方式基本上与第一实施例相同。与图I的区别在于，在后轴2上设有多个电机33、34，其中第一电机33驱动位于机动车右侧的驱动轮，而第二电机34驱动位于机动车左侧的驱动轮。由图4另外可以看出，这两个后部电机33、34可被驱动成(分别)提供理论力矩M3和M4。这两个后部电机33、34可借助于动力学的力矩分配来驱动，其中可以根据行驶情况在动力学上匹配预定的理论力矩M3和M4,以便例如在驶过转弯处时提高机动车的转弯灵活性。为此，在机动车中设有一额外的行驶机构控制装置，该行驶机构控制装置具有与之联接的行驶动力学传感器，例如横摆率传感器、加速度传感器和转速传感器，在此基础上可以在控制设备25中进行这种动力学的力矩分配。
权利要求
1.一种用于全轮驱动式机动车的驱动系统，所述驱动系统具有前轴驱动装置(5、7)和后轴驱动装置(19 ;33、34)，所述驱动系统具有电子控制设备，所述电子控制设备基于驾驶员期望确定一用于驱动机动车的驱动力矩(MS_J，其特征在于，所述电子控制设备包括一力矩分配单元(25)，利用所述力矩分配单元(25)能根据在一驾驶员辅助控制装置(31)中产生的输入参数可变地将所述驱动力矩(Msimme)分配给所述前轴驱动装置(5、7)和所述后轴驱动装置(19 ;33、34)。
2.根据权利要求I所述的驱动系统，其特征在于，所述力矩分配单元(25)根据可用的行驶电池容量将所述驱动力矩(Msminre)分配给所述前轴驱动装置(5、7)和所述后轴驱动装置(19 ;33、34)。
3.根据权利要求I或2所述的驱动系统，其特征在于，所述力矩分配单元(25)—尤其在检测到低的机动车速度时一以总的驱动力矩(MS_J仅驱动所述前轴驱动装置(5、7)或仅驱动所述后轴驱动装置(19 ;33、34)。
4.根据权利要求1、2或3所述的驱动系统，其特征在于，所述前轴驱动装置(5、7)和所述后轴驱动装直(19 ;33、34)彼此在机械方面脱奉禹。
5.根据上述权利要求中任一项所述的驱动系统，其特征在于，设置在第一车轴(3)——尤其是前轴-上的第一轴驱动装置(5、7)包括发动机(5)和/或电机(7)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的驱动系统，其特征在于，设置在第二机动车轴(17)——尤其是后轴——上的第二轴驱动装置(19 ;33、34)包括至少一个电机(19)。
7.根据权利要求6所述的驱动系统，其特征在于，为实施全轮行驶运行，第一轴驱动装置(5、7)的发动机(5)驱动第一车轴(3),其中能利用附加于发动机(5)设置在第一轴驱动装置(5、7)中的电机(7)产生电功率，该电功率能被提供给第二轴驱动装置的电机(19)。
8.根据权利要求7所述的驱动系统，其特征在于，在全轮行驶运行中，由第一轴驱动装置的电机(7)产生的电功率和行驶电池(2)的电功率被提供给第二轴驱动装置的电机(19)。
9.根据权利要求7或8所述的驱动系统，其特征在于，由第一轴驱动装置(5、7)的电机(7)产生的电功率能通过一供电线路(22、24)直接地和/或在中间连接有行驶电池(2)的情况下被传递至第二轴驱动装置的电机(19 )。
10.根据上述权利要求中任一项所述的驱动系统，其特征在于，前轴驱动装置和/或后轴 驱动装置分别具有两个电机(33、34)，所述电机(33、34)——尤其机械地——彼此脱耦和/或分别被配设给左车轮和右车轮。
11.一种用于运行根据上述权利要求中任一项所述的驱动系统的方法。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在全轮行驶运行中，使与发动机(5)—起形成第一轴驱动装置的电机(7)产生用于第二轴驱动装置的电机(19)的电功率。
全文摘要
本发明涉及一种用于全轮驱动式机动车的驱动系统，所述驱动系统具有前轴驱动装置(5、7)和后轴驱动装置(19；33、34)，所述驱动系统具有电子控制设备，所述电子控制设备基于驾驶员期望确定一用于驱动机动车的驱动力矩(MSumme)。所述电子控制设备包括一力矩分配单元(25)，利用所述力矩分配单元(25)能根据在一驾驶员辅助控制装置(31)中产生的输入参数可变地将所述驱动力矩(MSumme)分配给所述前轴驱动装置(5、7)和所述后轴驱动装置(19；33、34)。
文档编号B60K23/08GK102858580SQ201180019893
公开日2013年1月2日 申请日期2011年4月15日 优先权日2010年4月19日
发明者R·迈尔, H·布伦纳, A·克鲁斯 申请人:奥迪股份公司