DE102021109174A1 - Axle module for a vehicle and method for controlling an axle module - Google Patents
Axle module for a vehicle and method for controlling an axle module Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Achsmodul (1) für ein Fahrzeug (6), aufweisend eine Radachse (2), die relativ zum Fahrzeug (6) um eine Drehachse (R) verdrehbar, aber axial fest befestigbar ist; zwei Räder (3), wobei ein erstes Rad (9) an einem ersten axialen Ende der Radachse (2) und ein zweites Rad (11) an einem zweiten axialen Ende der Radachse (2) angeordnet sind, wobei das erste Rad (9) und das zweite Rad (11) um die Radachse (2) drehbar sind, einen Sensor (19) zum Erfassen einer Position der Radachse (2) relativ zum Fahrzeug (6), und eine Antriebsmomentverteilereinheit (21), die dazu eingerichtet ist, ein erstes Antriebsmoment auf das erste Rad (9) zu übertragen und ein zweites Antriebsmoment auf das zweite Rad (11) zu übertragen. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Fahrzeug (6) mit einem solchen Achsmodul (1) sowie ein Verfahren (100) zur Steuerung eines solchen Achsmoduls (1). The invention relates to an axle module (1) for a vehicle (6), having a wheel axle (2) which can be rotated about an axis of rotation (R) relative to the vehicle (6), but which can be fixed axially; two wheels (3), a first wheel (9) being arranged at a first axial end of the wheel axle (2) and a second wheel (11) being arranged at a second axial end of the wheel axle (2), the first wheel (9) and the second wheel (11) are rotatable about the wheel axle (2), a sensor (19) for detecting a position of the wheel axle (2) relative to the vehicle (6), and a drive torque distribution unit (21) which is arranged to to transmit first drive torque to the first wheel (9) and to transmit a second drive torque to the second wheel (11). The invention also relates to a vehicle (6) with such an axle module (1) and a method (100) for controlling such an axle module (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Achsmodul für ein Fahrzeug, insbesondere für ein autonomes Fahrzeug, ein, insbesondere autonomes, Fahrzeug mit einem solchen Achsmodul, sowie ein Verfahren zur Steuerung eines Achsmoduls.The present invention relates to an axle module for a vehicle, in particular for an autonomous vehicle, a vehicle, in particular an autonomous vehicle, with such an axle module, and a method for controlling an axle module.
Stand der TechnikState of the art
Achsmodule für Fahrzeuge sind im Stand der Technik hinreichend bekannt. Dabei ist es bekannt, zwei Räder über ein Achselement, wie bspw. eine Radachse zu verbinden, wobei die Räder für eine Kurvenfahrt in Abhängigkeit voneinander gelenkt werden. Ferner sind sogenannten Radmodule bekannt, bei denen jedes Rad einzeln ansteuerbar bzw. lenkbar ist. Solche Radmodule werden insbesondere für autonome Fahrzeuge eingesetzt, wobei jedes Rad für den Antrieb und für die Lenkung jeweils über einen separaten Aktuator verfügt.Axle modules for vehicles are well known in the prior art. It is known to connect two wheels via an axle element, such as a wheel axle, with the wheels being steered as a function of one another for cornering. Furthermore, so-called wheel modules are known in which each wheel can be controlled or steered individually. Such wheel modules are used in particular for autonomous vehicles, with each wheel having a separate actuator for the drive and for the steering.
Darüber hinaus ist aus dem Stand das sogenannte Torque-Vectoring-Prinzip bekannt, mit dem ein Fahrzeug über die Räder zusätzlich lenken kann. Das Torque-Vectoring-Prinzip beruht auf einer kontrollierten Umverteilung der Antriebsmomente und nicht auf einer Änderung einer Radstellung. Das Torque-Vectoring wird überwiegend als zusätzliches System bei allgemein bekannten Lenksystemen für Fahrzeuge eingesetzt.In addition, the so-called torque vectoring principle is known from the prior art, with which a vehicle can also be steered via the wheels. The torque vectoring principle is based on a controlled redistribution of the drive torque and not on changing the wheel position. Torque vectoring is mainly used as an additional system in well-known steering systems for vehicles.
Es hat sich nunmehr herausgestellt, dass ein weiterer Bedarf besteht, ein bekanntes Achsmodul für ein Fahrzeug zu verbessern, insbesondere besteht ein weiterer Bedarf, ein Achsmodul für ein, insbesondere autonomes, Fahrzeug bereitzustellen, das bauraumsparend und kostengünstig hergestellt werden kann.It has now been found that there is a further need to improve a known axle module for a vehicle, in particular there is a further need to provide an axle module for a vehicle, in particular an autonomous vehicle, which can be manufactured in a space-saving and cost-effective manner.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Achsmodul für ein Fahrzeug bereitzustellen, insbesondere ein Achsmodul für ein autonomes Fahrzeug bereitzustellen, das bauraumsparend und kostengünstig hergestellt werden kann.Against this background, it is an object of the present invention to provide an improved axle module for a vehicle, in particular to provide an axle module for an autonomous vehicle that can be manufactured in a space-saving and cost-effective manner.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.These and other objects that may be mentioned or recognized by a person skilled in the art upon reading the following description are solved by the subject-matters of the independent claims. Advantageous embodiments and developments can be found in the dependent claims and the following description.
Das erfindungsgemäße Achsmodul für ein Fahrzeug, insbesondere für ein autonomes Fahrzeug, weist eine Radachse, zwei Räder, einen Sensor und eine Antriebsmomentverteilereinheit auf. Die Radachse ist relativ zum Fahrzeug, bspw. einem Fahrzeugkörper oder ein Fahrzeugrahmen, um eine Drehachse verdrehbar, aber axial fest angeordnet bzw. befestigbar. Ein erstes der zwei Räder ist an einem ersten axialen Ende der Radachse angeordnet und ein zweites der zwei Räder ist an einem, dem ersten axialen Ende gegenüberliegenden, zweiten axialen Ende der Radachse angeordnet. Das erste Rad und das zweite Rad sind dabei um die Radachse drehbar. Der Sensor, vorzugsweise ein Positionssensor, dient zum Erfassen einer Position, insbesondere zur Bestimmung eines Lenkwinkels der Radachse relativ zum Fahrzeug. Die Antriebsmomentverteilereinheit ist dazu eingerichtet, ein erstes Antriebsmoment auf das erste Rad zu übertragen und ein zweites Antriebsmoment auf das zweite Rad zu übertragen.The axle module according to the invention for a vehicle, in particular for an autonomous vehicle, has a wheel axle, two wheels, a sensor and a drive torque distributor unit. The wheel axle can be rotated about an axis of rotation relative to the vehicle, for example a vehicle body or a vehicle frame, but is axially fixed or fastened. A first of the two wheels is located at a first axial end of the wheel axle and a second of the two wheels is located at a second axial end of the wheel axle opposite the first axial end. The first wheel and the second wheel can be rotated about the wheel axis. The sensor, preferably a position sensor, is used to detect a position, in particular to determine a steering angle of the wheel axle relative to the vehicle. The drive torque distributor unit is set up to transfer a first drive torque to the first wheel and to transfer a second drive torque to the second wheel.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass auf die Räder individuelle Antriebsmomente übertragen werden können, und die Radachse relativ zum Fahrzeug zwar verdrehbar, aber axialfest angeordnet ist. Durch die gezielte Verteilung des jeweiligen Antriebsmoments kann eine Drehbewegung des Achsmoduls um die Drehachse erzeugt werden. Dadurch wird eine gezielte Einstellung der Drehbewegung, und damit eine gezielte Einstellung eines Lenkwinkels ermöglicht. So kann das Achsmodul eine Lenkbewegung ausführen, ohne einen für die Lenkung der Räder separaten Aktuator zu benötigen.The advantage of the solution according to the invention lies in particular in the fact that individual drive torques can be transmitted to the wheels, and the wheel axle can be rotated relative to the vehicle but is arranged axially fixed. A rotary movement of the axis module around the axis of rotation can be generated by the targeted distribution of the respective drive torque. As a result, a targeted setting of the rotational movement, and thus a targeted setting of a steering angle, is made possible. This allows the axle module to perform a steering movement without requiring a separate actuator to steer the wheels.
Für den Fall, dass das erste Antriebsmoment und das zweite Antriebsmoment voneinander verschieden sind, bewirkt die Momentendifferenz eine Drehbewegung der Radachse um die Drehachse. Dadurch wird das gesamte Achsmodul eingelenkt und insbesondere eine für die Räder und für den jeweiligen Untergrund schonende Lenkbewegung erreicht.In the event that the first drive torque and the second drive torque differ from one another, the torque difference causes the wheel axle to rotate about the axis of rotation. As a result, the entire axle module is turned in and, in particular, a steering movement that is gentle on the wheels and the respective surface is achieved.
Mit anderen Worten kann man sagen, dass die Lenkbewegung mit dem erfindungsgemäßen Achsmodul durch eine, insbesondere durch die Differenz der jeweiligen Antriebsmomente, die auf die Räder übertragen werden, induzierte Drehbewegung des gesamten Achsmoduls relativ zum Fahrzeug bewirkt wird. Die Räder sind relativ zur Radachse nicht verdrehbar, also nicht einlenkbar, die Räder können sich lediglich um die Radachse als Drehachse drehen, um eine Rollbewegung für eine Vorwärts- und/oder Rückwärtsfahrt zu erzeugen. Dadurch kann auf einen für die Lenkung der Räder separaten Aktuator verzichtet werden. In other words, one can say that the steering movement with the axle module according to the invention is brought about by a rotational movement of the entire axle module relative to the vehicle, induced in particular by the difference in the respective drive torques that are transmitted to the wheels. The wheels cannot be turned relative to the wheel axle, ie they cannot be turned, the wheels can only rotate about the wheel axle as the axis of rotation in order to produce a rolling movement for driving forwards and/or backwards. This eliminates the need for a separate actuator for steering the wheels.
Das Achsmodul ist in seiner Bauweise besonders kompakt und darüber hinaus kostengünstig herstellbar, und kann daher insbesondere für autonom gesteuerte Fahrzeuge, bspw. autonom gesteuerte Roboter eingesetzt werden.The axle module is particularly compact in its design and also inexpensive to produce, and can therefore be used in particular for autonomously controlled vehicles, e.g. autonomously controlled robots are used.
Der Sensor ist vorzugsweise als ein Positionssensor ausgebildet. Jedoch kann als der Sensor auch jede andere Art von Sensor und/oder Messgerät eingesetzt werden, die es direkt oder indirekt ermöglicht, Rückschlüsse auf die Position der Radachse relativ zum Fahrzeugkörper zu ziehen.The sensor is preferably designed as a position sensor. However, any other type of sensor and/or measuring device that directly or indirectly allows inferences to be drawn about the position of the wheel axle relative to the vehicle body can also be used as the sensor.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Antriebsmomentverteilereinheit einen Antriebsmotor, ein Getriebe und eine Antriebssteuerungseinheit auf. Der Antriebsmotor ist dazu eingerichtet, ein vorbestimmtes Gesamt-Antriebsmoment zu erzeugen. Die Antriebssteuerungseinheit ist dazu eingerichtet, das Getriebe derart anzusteuern, um das erste Antriebsmoment auf das erste Rad zu übertragen und das zweite Antriebsmoment auf das zweite Rad zu übertragen.According to one embodiment, the drive torque distribution unit has a drive motor, a transmission and a drive control unit. The drive motor is set up to generate a predetermined total drive torque. The drive control unit is set up to control the transmission in such a way that the first drive torque is transmitted to the first wheel and the second drive torque is transmitted to the second wheel.
Dabei ist der Antriebsmotor vorzugsweise für das Achsmodul vorgesehen, und überträgt das erzeugte Gesamt-Antriebsmoment auf das Getriebe. Das Getriebe wird durch die Antriebssteuerungseinheit angesteuert, und überträgt das erste Antriebsmoment auf das erste Rad und das zweite Antriebsmoment auf das zweite Rad. Die Antriebssteuerungseinheit kann bspw. als eine sogenannte Drive control unit (DCU) ausgeführt sein und ist vorzugsweise mit einer Fahrzeugsteuerungseinheit koppelbar, um mit dieser kommunizierend, bspw. über ein Bus-System des Fahrzeugs, in Verbindung zu sein.The drive motor is preferably provided for the axle module and transmits the total drive torque generated to the transmission. The transmission is controlled by the drive control unit and transmits the first drive torque to the first wheel and the second drive torque to the second wheel. The drive control unit can be designed, for example, as a so-called drive control unit (DCU) and can preferably be coupled to a vehicle control unit in order to be in communication with it, e.g. via a bus system of the vehicle.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist die Antriebsmomentverteilereinheit zwei Antriebsmotoren und zwei Antriebssteuerungseinheiten auf. Die zwei Antriebssteuerungseinheiten sind vorzugsweise dazu eingerichtet, Steuerungssignale von einer externen Steuerungseinheit, bspw. eine Fahrzeugsteuerungseinheit, zu empfangen. Eine erste der zwei Antriebssteuerungseinheiten ist dazu eingerichtet, einen ersten der zwei Antriebsmotoren derart zu steuern, um das erste Antriebsmoment auf das erste Rad zu übertragen. Eine zweite der zwei Antriebssteuerungseinheiten ist dazu eingerichtet, einen zweiten der zwei Antriebsmotoren derart zu steuern, um das zweite Antriebsmoment auf das zweite Rad zu übertragen. Alternativ können die zwei Antriebsmotoren auch von einer gemeinsamen Antriebssteuerungseinheit angesteuert werden.According to an alternative embodiment, the drive torque distributor unit has two drive motors and two drive control units. The two drive control units are preferably set up to receive control signals from an external control unit, for example a vehicle control unit. A first of the two drive control units is set up to control a first of the two drive motors in such a way as to transmit the first drive torque to the first wheel. A second of the two drive control units is set up to control a second of the two drive motors in such a way as to transmit the second drive torque to the second wheel. Alternatively, the two drive motors can also be controlled by a common drive control unit.
Somit besitzt jedes der zwei Räder einen separaten Antrieb, und wird jeweils über eine separate Antriebssteuerungseinheit gesteuert, um das jeweilige Antriebsmoment auf das Rad zu übertragen. Der Antrieb kann insbesondere als ein Radnabenantrieb ausgebildet sein, der besonders bauraumsparend einsetzbar ist.Thus, each of the two wheels has a separate drive and is controlled via a separate drive control unit in order to transmit the respective drive torque to the wheel. The drive can be designed in particular as a wheel hub drive, which can be used in a particularly space-saving manner.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Räder im Wesentlichen symmetrisch zur Drehachse der Radachse angeordnet. Ein symmetrischer Aufbau des Achsmoduls vereinfacht die Lenkung des Fahrzeugs, da aufgrund der Symmetrie die nötige Momentendifferenz der jeweiligen Antriebe einfach zu ermitteln ist.According to one embodiment, the wheels are arranged essentially symmetrically to the axis of rotation of the wheel axle. A symmetrical structure of the axle module simplifies the steering of the vehicle, since the necessary torque difference of the respective drives can be easily determined due to the symmetry.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist das erste Rad einen ersten Abstand zur Drehachse auf und das zweite Rad weist einen zu dem ersten Abstand verschiedenen zweiten Abstand zur Drehachse auf. Ein nicht-symmetrischer Aufbau des Achsmoduls kann bauraumbedingt erforderlich sein. Der unsymmetrische Aufbau des Achsmoduls kann bei der Verteilung der Antriebsmomente, insbesondere durch eine Steuerung, auf die beiden Räder berücksichtigt werden kann.According to an alternative embodiment, the first wheel has a first distance from the axis of rotation and the second wheel has a second distance from the axis of rotation that differs from the first distance. A non-symmetrical structure of the axis module may be necessary due to the space available. The asymmetrical structure of the axle module can be taken into account when distributing the drive torques, in particular by means of a controller, to the two wheels.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Antriebsmomentverteilereinheit dazu eingerichtet, mit einer Fahrzeugsteuerungseinheit koppelbar zu sein. Die Antriebsmomentverteilereinheit kann mit der Fahrzeugsteuerungseinheit kommunizieren, um bspw. Signale zu empfangen oder zu senden. So kann die Fahrzeugsteuerungseinheit dazu genutzt werden, basierend auf der Ist-Position der Radachse, welche der Fahrzeugsteuerungseinheit von dem Sensor übermittelt wird, das erste Antriebsmoment und das zweite Antriebsmoment zu ermitteln und an die Antriebsmomentverteilereinheit zu senden. Die Fahrzeugsteuerungseinheit und die Antriebsmomentverteilereinheit sind für diesen Datenaustausch vorzugsweise über Signalleitungen, wie bspw. CAN, verbunden. Alternativ kann das jeweilige Soll-Antriebsmoment auch durch die Antriebsmomentverteilereinheit oder durch die jeweilige Antriebssteuerungseinheit ermittelt werden.According to one embodiment, the drive torque distributor unit is set up to be able to be coupled to a vehicle control unit. The drive torque distribution unit can communicate with the vehicle control unit, for example to receive or send signals. The vehicle control unit can be used to determine the first drive torque and the second drive torque based on the actual position of the wheel axle, which is transmitted to the vehicle control unit by the sensor, and send them to the drive torque distributor unit. For this data exchange, the vehicle control unit and the drive torque distributor unit are preferably connected via signal lines, such as CAN, for example. Alternatively, the respective setpoint drive torque can also be determined by the drive torque distributor unit or by the respective drive control unit.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein autonomes Fahrzeug. Das Fahrzeug weist zumindest einen Fahrzeugkörper, bspw. einen Fahrzeugrahmen, zumindest eine Fahrzeugachse, eine Fahrzeugsteuerungseinheit, und zumindest eine Fahrzeugbatterie auf. Die Fahrzeugachse ist als ein vorstehend und nachfolgend beschriebenes Achsmodul ausgeführt und über ein Koppelelement drehbar, aber axialfest an dem Fahrzeugkörper befestigt. Die Antriebsmomentverteilereinheit ist mit der Fahrzeugsteuerungseinheit verbunden, und die zumindest eine Fahrzeugbatterie zur Energieversorgung ist mit der Fahrzeugsteuerungseinheit und/oder der Antriebsmomentverteilereinheit verbunden.A further aspect of the invention relates to a vehicle, in particular an autonomous vehicle. The vehicle has at least one vehicle body, for example a vehicle frame, at least one vehicle axle, a vehicle control unit, and at least one vehicle battery. The vehicle axle is designed as an axle module described above and below and is attached to the vehicle body in a rotatable but axially fixed manner via a coupling element. The drive torque distribution unit is connected to the vehicle control unit, and the at least one vehicle battery for supplying energy is connected to the vehicle control unit and/or the drive torque distribution unit.
Die Antriebsmomentverteilereinheit kann von der Fahrzeugsteuerungseinheit die berechneten erforderlichen Antriebsmomente empfangen, um diese auf die Räder aufzubringen. Die zumindest eine Fahrzeugbatterie versorgt sowohl die Fahrzeugsteuerungseinheit als auch die Antriebmomentverteilereinheit mit Energie. Vorzugsweise sind die Fahrzeugsteuerungseinheit und/oder die Antriebsmomentverteilereinheit mit mehreren Fahrzeugbatterien, insbesondere jeweils mit verschiedenen Fahrzeugbatterien verbunden, die z.B. unterschiedliche Spannungslagen aufweisen können.The drive torque distribution unit can receive the calculated required drive torques from the vehicle control unit in order to apply them to the wheels. The at least one vehicle battery supplies both the driving tool control unit and the drive torque distribution unit with energy. Preferably, the vehicle control unit and/or the drive torque distribution unit are connected to a number of vehicle batteries, in particular to different vehicle batteries which, for example, can have different voltage levels.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines vorstehend und nachfolgend beschriebenen Achsmoduls. Das Verfahren weist dabei zumindest die folgenden Schritte auf, die nicht notwendigerweise in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden müssen:
- Ermitteln einer Soll-Position der Radachse relativ zum Fahrzeugkörper;
- Bestimmen einer Ist-Position der Radachse mittels des Sensors;
- Bestimmen einer Positionsdifferenz zwischen der Soll-Position und der Ist-Position;
- Ermitteln, basierend auf der Positionsdifferenz, des ersten Antriebsmoments für das erste Rad,
- Ermitteln, basierend auf der Positionsdifferenz, des zweiten Antriebsmoments für das zweite Rad, und
- Übermitteln des ersten Antriebsmoments und des zweiten Antriebsmoments an die Antriebsmomentverteilereinheit.
- Determining a target position of the wheel axle relative to the vehicle body;
- determining an actual position of the wheel axle using the sensor;
- determining a position difference between the target position and the actual position;
- determining, based on the position difference, the first drive torque for the first wheel,
- determining, based on the position difference, the second drive torque for the second wheel, and
- Transmitting the first drive torque and the second drive torque to the drive torque distributor unit.
Die Soll-Position der Radachse relativ zum Fahrzeugkörper kann insbesondere von der Fahrzeugsteuerungseinheit ermittelt werden. Zum Beispiel kann die Fahrzeugsteuerungseinheit von einem externen Gerät Signale für einen Zielort des Fahrzeugs empfangen und basierend hierauf die Soll-Position der Radachse ermitteln. Die Ist-Position der Radachse wird mittels des Sensors bestimmt. Der Sensor kann insbesondere ein Positionssensor sein, der dazu dient, einen Lenkwinkel der Radachse zu erfassen. Es sind jedoch auch sämtliche andere Sensoren und/oder Messeinrichtungen als Sensor einsetzbar, die mittelbar oder unmittelbar dazu genutzt werden können, die Position der Radachse zu erfassen. Der Sensor ist ferner vorzugsweise mit der Fahrzeugsteuerungseinheit verbunden, um die erfasste Ist-Position der Radachse an die Fahrzeugsteuerungseinheit zu senden. Das Bestimmen der Positionsdifferenz zwischen der Soll-Position und der Ist-Position wird vorzugsweise von der Fahrzeugsteuerungseinheit durchgeführt. Darüber hinaus bestimmt die Fahrzeugsteuerungseinheit dann basierend auf der ermittelten Positionsdifferenz das erste Antriebsmoment und das zweite Antriebsmoment, und übermittelt diese an die Antriebsmomentverteilereinheit, die das erste Antriebsmoment auf das erste Rad aufbringt und das zweite Antriebsmoment auf das zweite Rad aufbringt.The target position of the wheel axle relative to the vehicle body can be determined in particular by the vehicle control unit. For example, the vehicle control unit can receive signals for a destination of the vehicle from an external device and determine the desired position of the wheel axle based on this. The actual position of the wheel axle is determined by the sensor. In particular, the sensor can be a position sensor that is used to detect a steering angle of the wheel axle. However, all other sensors and/or measuring devices that can be used directly or indirectly to detect the position of the wheel axle can also be used as a sensor. The sensor is also preferably connected to the vehicle control unit in order to send the detected actual position of the wheel axle to the vehicle control unit. The determination of the position difference between the target position and the actual position is preferably carried out by the vehicle control unit. In addition, the vehicle control unit then determines the first drive torque and the second drive torque based on the determined position difference, and transmits these to the drive torque distributor unit, which applies the first drive torque to the first wheel and the second drive torque to the second wheel.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuergerät zur Steuerung eines vorstehend und nachfolgend beschriebenen Achsmoduls. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, ein vorstehend und nachfolgend beschriebenes Verfahren zur Steuerung eines vorstehend und nachfolgend beschriebenen Achsmoduls auszuführen. Ferner betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Programmelement, das, wenn es in einer Fahrzeugsteuerungseinheit eines vorstehend und nachfolgend beschriebenen Fahrzeugs ausgeführt wird, die Fahrzeugsteuerungseinheit anleitet, das ebenfalls vorstehend und nachfolgend beschriebene Verfahren zur Steuerung eines Achsmoduls auszuführen.A further aspect of the invention relates to a control unit for controlling an axle module described above and below. The control unit is set up to execute a method, described above and below, for controlling an axle module described above and below. Furthermore, a further aspect of the invention relates to a program element which, when executed in a vehicle control unit of a vehicle described above and below, instructs the vehicle control unit to execute the method for controlling an axle module, also described above and below.
Hinsichtlich der möglichen Ausgestaltungen des Achsmoduls, des Fahrzeugs und/oder des Steuergeräts sowie hinsichtlich möglicher Variationen des Verfahrens gelten obige und nachfolgend beschriebene Ausführungen.With regard to the possible configurations of the axle module, the vehicle and/or the control device, and with regard to possible variations of the method, the above statements and those described below apply.
Figurenlistecharacter list
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Achsmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Vorderansicht; -
2a und2b eine schematische Darstellung eines Achsmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei2a bespielhaft die Verteilung von Antriebskräften für eine Linkskurve darstellt und2b beispielhaft die Lenkstellung des Achsmoduls für eine Linkskurve darstellt; -
3a und3b eine schematische Darstellung eines Achsmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei3a beispielhaft die Verteilung von Antriebskräften für eine Rechtskurve darstellt und3b beispielhaft die Lenkstellung des Achsmoduls für eine Rechtskurve darstellt; -
4 eine schematische Darstellung eines Achsmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die beispielhaft die Verteilung von Antriebskräften für eine Geradeausfahrt darstellt; -
5 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und -
6 ein schematisches Flussdiagramm für ein Verfahren zur Steuerung eines Achsmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
-
1 a schematic representation of an axle module according to an embodiment of the invention in a front view; -
2a and2 B a schematic representation of an axle module according to an embodiment of the invention, wherein2a exemplarily represents the distribution of driving forces for a left turn and2 B represents an example of the steering position of the axle module for a left turn; -
3a and3b a schematic representation of an axle module according to an embodiment of the invention, wherein3a exemplarily represents the distribution of driving forces for a right turn and3b exemplarily represents the steering position of the axle module for a right turn; -
4 a schematic representation of an axle module according to an embodiment of the invention, which represents an example of the distribution of drive forces for straight-ahead driving; -
5 a schematic representation of a vehicle according to an embodiment of the invention; and -
6 a schematic flowchart for a method for controlling an axle module according to an embodiment of the invention.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are only of a schematic nature and serve only to understand the invention. The same elements are provided with the same reference numbers.
Die Radnabenantriebe 4 werden jeweils von einer Antriebssteuerungseinheit 15, 16 angesteuert, um jeweils ein vorbestimmtes Antriebsmoment auf die Räder 3 zu übertragen, um eine Antriebsbewegung umzusetzen. Abhängig von einem Durchmesser das jeweiligen Rades 3 resultiert aus dem vorbestimmten Antriebsmoment eine Antriebskraft, woraus die Antriebsbewegung resultiert. Die Radnabenantriebe 4 und die Antriebssteuerungseinheiten 15, 16 können zusammengefasst auch als eine Antriebsmomentverteilereinheit 21 bezeichnet werden.The wheel hub drives 4 are each controlled by a
Die Radachse 2 ist ferner mit einem Koppelelement 5 dreh- und axialfest verbunden. Das Koppelelement 5 ist ferner an einem Fahrzeugkörper (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs 6 (siehe
Die
In
Aufgrund dessen, dass in
In
In
Ein Betrag einer Differenz zwischen der ersten Antriebskraft FA1 und der zweiten Antriebskraft FA2 bewirkt den Grad der Drehung der Radachse 2 um den Drehpunkt 12, und somit den Grad der zu fahrenden Kurve. Das bedeutet, dass eine kleine Differenz zwischen den Antriebskräften FA1, FA2 lediglich ein kleines Lenkmoment ML erzeugt, das nur eine geringe Drehung der Radachse 2 um den Drehpunkt 12 bewirkt und somit eine weite Kurve ergibt. Eine große Differenz zwischen den Antriebskräften FA1, FA2 erzeugt ein großes Lenkmoment ML, das eine starke Drehung der Radachse 2 um den Drehpunkt 12 bewirkt und somit eine enge Kurve ergibt.An amount of difference between the first driving force FA1 and the second driving force FA2 affects the degree of rotation of the
Die Antriebssteuerungseinheiten 15, 16 sind dazu ausgelegt, den jeweiligen Radnabenantrieb 8, 10 anzusteuern, um das jeweilige Antriebsmoment auf das jeweilige Rad 9, 11 zu übertragen. Die Antriebssteuerungseinheiten 15, 16 sind wiederum zum Datenaustausch über Kommunikations- bzw. Signalleitungen 17, bspw. CAN, mit einer Fahrzeugsteuerungseinheit 18 verbunden.The
Darüber hinaus weist das Achsmodul 1 einen Sensor 19 auf, der dazu ausgelegt ist, eine Position der Radachse 2, und damit des Achsmoduls 1, relativ zum Fahrzeug 6 zu erfassen. Der Sensor 19 ist ebenfalls über eine Signalleitung 17 mit der Fahrzeugsteuerungseinheit 18 verbunden. Die Fahrzeugsteuerungseinheit 18 und die Antriebssteuerungseinheiten 15, 16 sowie die Radnabenantriebe 8, 10 werden von einer Fahrzeugbatterie 20 mit der erforderlichen Energie versorgt.In addition, the
In den
In einen Schritt S2 ermittelt der Sensor 19 die Ist-Position der Radachse 12 und übermittelt diese über die Signalleitung 17 an die Fahrzeugsteuerungseinheit 18. Die Fahrzeugsteuerungseinheit 18 bestimmt dann in einem Schritt S3 eine Differenz zwischen der Soll-Position der Radachse 2 und der Ist-Position der Radachse 2 und ermittelt basierend auf dieser Differenz in einem Schritt S4 das erste Antriebsmoment für das erste Rad 9 und in einem Schritt S5 das zweite Antriebsmoment für das zweite Rad 11. In einem Schritt S6 übermittelt die Fahrzeugsteuerungseinheit 18 die bestimmten ersten und zweiten Antriebsmomente an die Antriebsmomentverteilereinheit 21, die sie auf die Räder 3 überträgt.In a step S2, the
Es ist zu beachten, dass die Größe der aus dem jeweiligen aufgebrachten Antriebsmoment resultierende Antriebskraft FA1, FA2 auch von einem Reibwert zwischen dem jeweiligen Rad 9, 11 und dem Untergrund abhängt, welcher in dem vorstehend beschriebenen Verfahren berücksichtigt werde kann. Ferner ist es möglich, das Verfahren 100 auch auf ein Achsmodul 1 anzupassen, dass nicht symmetrisch aufgebaut ist. Das bedeutet, ein Achsmodul 1, bei dem der Drehpunkt 12 nicht dem Mittelpunkt MP der Radachse 2 entspricht und/oder bei dem die Räder 4 unterschiedliche Abstände zu dem Drehpunkt 12 aufweisen.It should be noted that the size of the drive force FA1, FA2 resulting from the respective applied drive torque also depends on a coefficient of friction between the respective wheel 9, 11 and the ground, which can be taken into account in the method described above. It is also possible to adapt the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Achsmodulaxis module
- 22
- Achselement, RadachseAxle element, wheel axle
- 33
- Radwheel
- 44
- Radnabenantriebwheel hub drive
- 55
- Koppelelementcoupling element
- 66
- Fahrzeugvehicle
- 77
- Lagerungstorage
- 88th
- erster Radnabenantriebfirst wheel hub drive
- 99
- erstes Radfirst wheel
- 1010
- zweiter Radnabenantriebsecond wheel hub drive
- 1111
- zweites Radsecond wheel
- 1212
- Drehpunktpivot point
- 1313
- Vorderachsefront axle
- 1414
- Hinterachserear axle
- 1515
- erste Antriebssteuerungseinheitfirst drive control unit
- 1616
- zweite Antriebssteuerungseinheitsecond drive control unit
- 1717
- Kommunikationsleitungcommunication line
- 1818
- Fahrzeugsteuerungseinheitvehicle control unit
- 1919
- Sensorsensor
- 2020
- Fahrzeugbatterievehicle battery
- 2121
- Antriebsmomentverteilereinheittorque distribution unit
- 100100
- Verfahren procedure
- FA1, FA2FA1, FA2
- Antriebskraftdriving force
- MPMP
- MittelpunktFocus
- MLML
- Lenkmomentsteering torque
- hH
- AbstandDistance
- RR
- Drehachseaxis of rotation
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021109174.8A DE102021109174A1 (en) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | Axle module for a vehicle and method for controlling an axle module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021109174.8A DE102021109174A1 (en) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | Axle module for a vehicle and method for controlling an axle module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102021109174A1 true DE102021109174A1 (en) | 2022-10-13 |
Family
ID=83361583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102021109174.8A Pending DE102021109174A1 (en) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | Axle module for a vehicle and method for controlling an axle module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102021109174A1 (en) |
-
2021
- 2021-04-13 DE DE102021109174.8A patent/DE102021109174A1/en active Pending
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Legal Events
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| R012 | Request for examination validly filed |