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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Antriebsregelung eines Anhängers mit einem elektromotorischen Antrieb. Ferner werden eine Antriebsvorrichtung und ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, die zur Durchführung des Verfahrens bestimmt sind.
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Aus der
DE 11 2018 005 128 T5 ist ein System und ein Verfahren für einen durch ein Fahrzeug ziehbaren Anhänger bekannt, wobei der Anhänger eine Achse mit Rädern umfasst, welche durch einen Elektromotor oder durch zwei elektrische Maschinen antreibbar sind. Der Anhänger umfasst ein elektronisches Steuergerät, das zur Steuerung der elektrischen Maschinen konfiguriert ist. Das elektronische Steuergerät umfasst wiederum einen Empfänger, welcher elektronische Signale von Komponenten des Anhängers und des Fahrzeugs empfängt. Mithilfe der empfangenen Signale wird eine Antriebskraft berechnet, die an jedem Rad benötigt wird, um das Fahrzeug beim Fahren des Fahrzeuggespanns zu unterstützen.
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Des Weiteren ist aus der
DE 41 33 912 A1 ein Fahrzeugzug mit einem Zugfahrzeug und einen über eine Deichsel daran angehängten Anhänger bekannt, wobei die Antriebsräder einer Achse des Anhängers mittels Elektromotoren antreibbar sind. Eine elektronische Steuerung ist vorgesehen, um die genannten Elektromotoren des Anhängers dosiert mit elektrischem Strom zu versorgen, wobei die Antriebskraft der Elektromotoren so bemessen wird, dass bei Vorwärtsfahrt eine minimale Zugkraft an der Deichsel nicht unterschritten wird. Die Zugkraft an der Deichsel wird durch einen Sensor ermittelt. Die elektronische Steuerung bestimmt dazu eine Drehzahl der Elektromotoren in Abhängigkeit eines Lenkwinkels und einer Geschwindigkeit des Zugfahrzeugs.
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Aus der
DE 10 2019 130 859 A1 ist eine elektrische Antriebs- und Bremseinrichtung für einen an ein Zugfahrzeug ankuppelbaren, auflaufbremsbaren Fahrzeuganhänger bekannt. Dabei werden die erforderlichen Parameter zur Steuerung der elektrischen Antriebs- und Bremseinrichtung von einer Erfassungseinrichtung und/oder von einer Detektionseinrichtung erfasst, die jeweils an dem Anhänger angeordnet sind.
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Ferner ist aus der
DE 10 2019 202 784 A1 ein Anhänger für ein Fahrzeug bekannt, bei dem die beiden Räder einer Achse jeweils durch einen Elektromotor angetrieben werden können. Der Anhänger umfasst dazu ferner eine Steuereinrichtung, eine Messeinrichtung zur Ermittlung einer Kraft zwischen Anhänger und Fahrzeug, sowie eine Detektionsvorrichtung zur Ermittlung der Antriebsart des Fahrzeugs. Die beiden Elektromotoren sollen dabei individuell so angesteuert werden, dass eine definierte Kraft auf das Fahrzeug wirkt.
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Aus der
DE 10 2018 005 122 T5 ist ein System und ein Verfahren für einen durch ein Fahrzeug ziehbaren Anhänger bekannt. Der Anhänger umfasst eine Achse mit zwei Rädern und mindestens einen daran gekoppelten Elektromotor sowie einen Kupplungskraftsensor, der eine vom Fahrzeug auf den Anhänger ausgeübte Kupplungskraft misst. Das System umfasst Empfangsmittel zum Empfangen eines Fahrzeugbremssignals von einem Teilsystem des Fahrzeugs. Das System umfasst ferner Verarbeitungsmittel, die eine Radbremskraft ermitteln, welche auf Signalen sowohl von Systemen des Zugfahrzeugs als auch von dem Kupplungskraftsensor beruht. Schließlich sind Steuermittel vorgesehen, welche den mindestens einen Elektromotor in Abhängigkeit des ermittelten Werts der Radbremskraft des Anhängers eine Kraft auf das Rad ausübt, an das er gekoppelt ist.
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Aus der
US 2021 / 0 291 667 A1 ist ein Anhänger bekannt, mit einer Batterie und einer Achse oder Tandemachse mit über Elektromotoren angetriebenen Rädern. Dabei ist vorgesehen, dass die Batterie zur Stromversorgung der Elektromotoren bei Anhängerfahrt im Straßenverkehr ausgelegt ist. Der Anhänger umfasst ferner Sensormittel die Kräfte an einer Kupplung des Anhängers in mindestens einer Längsrichtung und/oder Querrichtung des Anhängers und/oder der Senkrechten erfassen sowie eine Steuerung, welche die Elektromotoren ansteuert, sodass ein minimaler und/oder maximaler Grenzwert eingehalten wird.
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- direktes oder indirektes Messen von mindestens einer Kraft, die auf einen Anhänger wirkt; Ermitteln eines Fahrzustandes des Anhängers abhängig von der gemessenen Kraft; Ansteuern eines mit einem Rad des Anhängers gekoppelten Elektromotors derart, dass abhängig von dem ermittelten Fahrzustand der Elektromotor im Motorbetrieb, im Generatorbetrieb oder in einem Leerlaufbetrieb betrieben wird. Darüber hinaus beschreibt die DE 10 2017 110 520 A1 einen Anhänger mit einem Sensor, der dazu ausgebildet ist, eine auf den Anhänger wirkende Kraft zu messen, mit einem Elektromotor, der mit mindestens einem Rad des Anhängers gekoppelt ist. Eine Steuereinheit des Anhängers ist dazu ausgebildet den Elektromotor anzusteuern, basierend auf von dem zumindest einen Sensor ermittelten Daten und abhängig von einem ermittelten Fahrzustand den Elektromotor im Motorbetrieb, im Generatorbetrieb oder in einem Leerlaufbetrieb zu betreiben.
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Darüber hinaus ist aus dem Artikel „FREIMANN, Rüdiger [et al.]: Zentraler Elektroantrieb für leichte Wohnwagen. In: Automobiltechnische Zeitschrift, BD. 121, 2019, H. 10, S. 60-65. - ISSN 0001-2785“ ein Verfahren bekannt, mit dem der Antrieb eines Wohnanhängers gesteuert werden kann. Dabei weist der Wohnanhänger zumindest eine elektrische Maschine zum Antreiben einer Achse auf, und der Wohnanhänger umfasst einen Kraftsensor zum Erfassen von Zugkraftmesswerten, die zwischen einem Zugfahrzeug und dem angekoppelten Wohnanhänger auftreten und zur Ansteuerung der elektrischen Maschine verwendet werden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Antriebsregelung eines Anhängers mit elektromotorischem Antrieb und eine entsprechende Antriebsvorrichtung zu schaffen, die einen einfachen und vorteilhaften Betrieb im Hinblick auf die Energieeffizienz und Sicherheit gewährleisten. Ferner soll ein entsprechendes Computerprogrammprodukt angegeben werden.
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Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1, durch eine Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 8 und durch ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Es wird ein Verfahren zur Antriebsregelung eines Anhängers angegeben, wobei der Anhänger zumindest eine elektrische Maschine zum Antreiben zumindest einer Achse des Anhängers aufweist. Es können beispielsweise zwei Räder einer Achse des Anhängers durch einen Elektromotor über ein Verteilergetriebe angetrieben werden. Bei anderen Ausführungen kann jedes einzelne Rad einer Achse des Anhängers durch jeweils einen zugeordneten Elektromotor angetrieben werden. Die genannten Elektromotoren können dabei jeweils motorisch oder generatorisch betrieben werden. Mithilfe des generatorischen Betriebs der Elektromotoren kann ein Bremsvorgang unterstützt werden und gleichzeitig kann ein elektrischer Energiespeicher, d.h. eine Batterie, geladen werden.
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Der Anhänger umfasst ferner einen Kraftsensor zum Erfassen einer Zugkraft zwischen einem Zugfahrzeug und dem damit gekoppelten Anhänger. Der Kraftsensor erfasst also Zugkraftmesswerte. Ein Zugkraftsollwert wird dann in Abhängigkeit von zumindest einem Zugkraftmesswert, von einer gewählten Fahrtrichtung und von einer Bremsanforderung ermittelt, und in Abhängigkeit des Zugkraftsollwertes wird ein Drehmomentsollwert an der zumindest einen elektrischen Maschine eingestellt. Der Drehmomentsollwert ist so bemessen, dass sich eine gewünschte Zugkraft zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger einstellt bzw. beibehalten wird. Der Drehmomentsollwert kann beispielsweise einem bestimmten Eingangsstrom entsprechen, mit dem die elektrische Maschine betrieben wird, um das geforderte Drehmoment zu bewirken.
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Die von dem Kraftsensor erfassten Zugkraftmesswerte werden in einem Regelkreis mit einer Führungsgröße zusammengeführt, um daraus einen Zugkraftsollwert zu ermitteln. Dabei wird die Führungsgröße in Abhängigkeit von der gewählten Fahrtrichtung und in Abhängigkeit von der Bremsanforderung berechnet. In Abhängigkeit des Zugkraftsollwertes wird dann das Drehmoment eingestellt, welches von der elektrischen Maschine abgegeben wird. Das heißt, dass der Zugkraftsollwert als Führungsgröße für die Ansteuerung der elektrischen Maschine verwendet wird. Mit dem Drehmoment werden also die Antriebsräder des Anhängers angetrieben und so der Antrieb des gesamten Fahrzeuggespanns unterstützt. Bei Ausführungen mit mehreren elektrischen Maschinen zum Antreiben der Antriebsräder des Anhängers kann an jeder einzelnen elektrischen Maschine ein entsprechendes Drehmoment in Abhängigkeit des Zugkraftsollwertes eingestellt werden.
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Zur Umsetzung des Verfahrens kann ein geschlossener Regelkreis vorgesehen sein, in dem die Zugkraftmesswerte zurückgeführt und mit der ermittelten Führungsgröße summiert werden. Ein Feedback-Regler bestimmt daraus den Zugkraftsollwert. Zusätzlich können in einer Vorsteuerung weitere Parameter berücksichtigt und in den Regelkreis eingespeist werden. Aus dem Zugkraftsollwert wird dann ein erforderliches Drehmoment ermittelt, mit dem die Antriebsräder an der Achse des Anhängers angetrieben werden sollen, um die angestrebte Zugkraft zu erhalten. Mithilfe des Zugkraftsollwertes kann also ein angestrebter Istwert der Zugkraft geregelt werden, der sich zumindest in einem vorgegebenen Bereich bewegt. Besonders geeignet ist dazu eine PID-Regelung. Das System kann also so geregelt werden, dass im stationären Zustand, das heißt bei konstanter Geschwindigkeit, eine Zielzugkraft erreicht wird. Durch das vorgeschlagene Verfahren kann ferner der Energieverbrauch des Zugfahrzeugs minimiert werden.
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Um ein vorteilhaftes Fahrverhalten des gesamten Fahrzeuggespanns, also des Zugfahrzeugs mit dem Anhänger, zu erhalten, kann vorgesehen sein, dass der Zugkraftsollwert so ermittelt wird, dass im Fahrbetrieb eine minimale Zugkraft nicht unterschritten wird. Wird zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger permanent eine Zugkraft aufrechterhalten, so kann eine hohe Fahrstabilität erreicht werden.
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Die gewählte Fahrtrichtung und die Bremsanforderung können dabei vorteilhaft jeweils aus dem Wert eines Signals ermittelt werden, das über einen Verbindungsstecker zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger übertragen wird. Jeweils ein Signal zur gewählten Fahrtrichtung und zu einer Bremsanforderung werden in herkömmlichen Verbindungssteckern von Anhängern ohnehin übertragen, um die elektrische Beleuchtung des Anhängers entsprechend anzusteuern. Damit werden die Bremsleuchten und ein Rückfahrlicht an dem Anhänger gesteuert.
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In einer einfachen Ausführung der Erfindung sind außer dem Kraftsensor demnach keine zusätzlichen Sensoren oder sonstiger Aufwand zur Steuerung und Regelung des Anhängerantriebes erforderlich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Verbindungsstecker gemäß dem Standard ISO 11446 ausgeführt ist. Derartige 13-polige Stecker sind in vielen Ländern die meistverwendeten und handelsüblichen Verbindungsstecker für PKW-Anhänger. Mithilfe des vorgeschlagenen Verfahrens lässt sich also der Antrieb eines elektrisch antreibbaren Anhängers autark und unabhängig von dem jeweiligen Zugfahrzeug regeln. Das Zugfahrzeug benötigt keinerlei zusätzliche Ausstattung, um das erfindungsgemäße Verfahren nutzen zu können. Es genügt eine herkömmliche Anhängekupplung mit einer herkömmlichen Verbindungssteckdose. Dadurch ergibt sich eine äußerst einfache und breite Anwendbarkeit für die vorteilhafte Nutzung eines solchen Anhängers. Das vorgeschlagene Verfahren ist deshalb so gestaltet, dass es mit minimalen Informationen aus dem Zugfahrzeug auskommt, insbesondere nur mit den Informationen, die über einen Verbindungsstecker nach dem genannten Standard übertragen werden.
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Gemäß der Erfindung wird die Führungsgröße in Abhängigkeit des Ladezustands einer Batterie des Anhängers ermittelt. Dadurch kann bei einem hohen Ladezustand eine verhältnismäßig hohe Antriebsunterstützung durch die elektrische Maschine des Anhängers gegeben werden, während bei einem niedrigen Ladezustand die Antriebsunterstützung entsprechend geringer geregelt wird.
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Des Weiteren kann zur Ermittlung des Zugkraftsollwertes ein Fahrwiderstandswert berücksichtigt werden. Der Fahrwiderstandswert umfasst dabei zumindest einen der Werte Rollwiderstandswert, Luftwiderstandswert, Steigungswiderstandswert und Beschleunigungswiderstandwert. Der größte Vorteil wird erreicht, wenn jeder der genannten Widerstandswerte berücksichtigt wird und die entsprechenden Widerstände durch eine angepasste Antriebsleistung der zumindest einen elektrischen Maschine kompensiert werden. Dadurch können der Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeuggespanns verbessert und ein komfortables Fahrverhalten erzielt werden.
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Der Fahrwiderstandswert kann zumindest teilweise mit Hilfe von Drehzahlsignalen zumindest eines an dem Anhänger angeordneten Drehzahlgebers ermittelt werden. Aus einer Drehzahl und einer daraus abgeleiteten Fahrgeschwindigkeit lässt sich ein Rollwiderstandswert und ein Luftwiderstandswert ermitteln. Auch der Beschleunigungswiderstandswert lässt sich aus den Drehzahlen bzw. deren zeitlicher Veränderung ermitteln. Als Drehzahlgeber kann beispielsweise ein üblicher Drehzahlsensor der elektrischen Maschine verwendet werden.
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Zur Ermittlung eines Steigungswiderstandswertes kann der Anhänger bei einer Ausführung der Erfindung auch einen Neigungssensor, beispielsweise in Form einer inertialen Messeinheit (IMU) umfassen.
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In einer weiteren Ausführung kann zusätzlich ein Bremssensor an einer Auflaufbremse des Anhängers vorgesehen sein. Mithilfe des Bremssensors an der Auflaufbremse kann ein Bremsstatus oder ein Bremskraftwert erfasst und zur Ermittlung des Zugkraftsollwertes verwendet werden. Ein solcher zusätzlicher Bremssensor dient der Verbesserung der Sicherheit. So kann mittels eines Signals, das die Höhe eines Bremsdrucks an der Auflaufbremse repräsentiert, die oben erwähnte Bremsanforderung von dem Verbindungsstecker bestätigt werden. In einer einfacheren Ausführung kann das Signal lediglich den Bremsstatus anzeigen, also ob die Bremse momentan betätigt ist oder nicht. Eine typische Auflaufbremse wird erst ab einer bestimmten Verzögerung des Fahrzeuggespanns betätigt, sodass die Auflaufbremse bei leichten und moderaten Bremsvorgängen nicht betätigt ist. Es kann ein bedeutender Sicherheitsvorteil sein, wenn die Information über den Status der Auflaufbremse bei der Ermittlung des Zugkraftsollwertes berücksichtigt wird. Zusammen mit dem Signal zu der oben erwähnten Bremsanforderung, welches über den Verbindungsstecker übertragen wird, stellt das Signal zu dem Status oder dem Bremsdruck der Auflaufbremse eine Redundanz her, die zur erhöhten Sicherheit beiträgt. Das heißt, dass auch im Fall eines defekten Verbindungssteckers ein Bremsvorgang des Zugfahrzeugs über das Signal von der Auflaufbremse erkannt werden kann. Auch in diesem Fall kann ein negatives Drehmoment an der elektrischen Maschine eingestellt werden, wodurch die elektrische Maschine ebenfalls verzögernd, d.h. bremsverstärkend wirkt. Dadurch kann in kritischen Situationen der Bremsweg des Fahrzeuggespanns verkürzt werden. Während die elektrische Maschine Bremsvorgänge unterstützt kann sie als Generator betrieben werden. Dabei kann elektrische Energie in die Batterie zurückgespeist werden. Dadurch steigt wiederum der Gesamtwirkungsgrad der Antriebsvorrichtung.
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Auch bei der Ausführung mit einem Bremssensor an der Auflaufbremse lässt sich der Antrieb des Anhängers autark und unabhängig von dem jeweiligen Zugfahrzeug regeln. Es genügt also auch dabei ein Zugfahrzeug mit einer herkömmliche Anhängekupplung mit einer herkömmlichen Verbindungssteckdose, sodass der Anhänger mit jedem herkömmlichen Zugfahrzeug betreibbar ist.
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Um das Fahrverhalten in Kurven zu verbessern, kann ferner vorgesehen sein, dass mithilfe von Winkelsignalen eines an dem Anhänger angeordneten Winkelsensors ein Kurvenradius ermittelt wird, und dass zwei Antriebsräder auf der Achse des Anhängers mit unterschiedlichen Drehmomenten angetrieben werden, welche in Abhängigkeit des ermittelten Kurvenradius berechnet werden. Auf diese Weise kann insbesondere die Wendigkeit und Manövrierbarkeit des Fahrzeuggespanns verbessert werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich auch eine Antriebsvorrichtung für einen Anhänger. Die Antriebsvorrichtung umfasst zumindest eine elektrische Maschine zum Antreiben zumindest einer Achse des Anhängers. Die Antriebsvorrichtung umfasst ferner einen Kraftsensor zum Erfassen einer Zugkraft zwischen dem Zugfahrzeug und dem damit gekoppelten Anhänger. Eine Steuerungseinheit ist dabei vorgesehen zur Ansteuerung der zumindest einen elektrischen Maschine. Diese Steuerungseinheit ist dazu eingerichtet ein Verfahren zu steuern, wie es oben beschrieben ist. Die Antriebsvorrichtung kann in weiteren Ausführungen zusätzliche Komponenten und insbesondere Sensoren umfassen, die in der obigen Beschreibung erwähnt und zur Durchführung der verschiedenen Ausführungen des Verfahrens erforderlich sind.
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Schließlich wird auch ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen. Das Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, die bei einer Ausführung auf einem Computer eine Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens bewirken.
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Im Folgenden werden die Erfindung und deren Vorteile anhand des in den anliegenden Figuren abgebildeten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuggespanns mit einem Zugfahrzeug und einem elektrisch antreibbaren Anhänger und
- 2 einen Regelkreis zur Antriebsregelung eines Anhängers.
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Das in der 1 gezeigte Zugfahrzeug 2 und der daran angekoppelte Anhänger 1 bilden zusammen ein Fahrzeuggespann. Die mechanische Ankopplung des Anhängers 1 an das Zugfahrzeug 2 erfolgt über eine herkömmliche Anhängekupplung 8, die an einer Deichsel 9 des Anhängers 1 angeordnet ist. Ferner ist das Zugfahrzeug 2 über eine elektrische Verbindung mit dem Anhänger 1 verbunden. Dazu weist das Zugfahrzeug 2 eine Steckdose 7 auf, die mit einem 13-poligen Verbindungsstecker 6 des Anhängers 1 gekoppelt ist. Diese herkömmliche elektrische Verbindung dient in erster Linie zur Versorgung der elektrischen Beleuchtungseinrichtung des Anhängers 1. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die über diese elektrische Verbindung übertragenen Signale aber auch zur Regelung der Antriebsvorrichtung des Anhängers 1 genutzt.
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An der Anhängekupplung 8 ist ein Kraftsensor 5 zum Erfassen der Zugkraft zwischen dem Zugfahrzeug 2 und dem damit gekoppelten Anhänger 1 angeordnet. Der Kraftsensor 5 ist über eine datenübertragende Verbindung mit einer Steuerungseinheit 12 verbunden. Die von dem Kraftsensor 5 erfassten Zugkraftmesswerte 102 repräsentieren also den anliegenden Istwert der Zugkraft. Die Zugkraftmesswerte 102 werden in der Steuerungseinheit 12 dazu genutzt einen Zugkraftsollwert 104 zu ermitteln, indem sie in einem Regelkreis rückgeführt und mit einer ermittelten Führungsgröße zusammengeführt werden.
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Der Anhänger 1 ist mit zwei elektrischen Maschinen 3, 4 ausgestattet, die zum Antrieb der Antriebsräder 13 und 14 auf einer Achse 10 des Anhängers 1 vorgesehen sind. Die beiden elektrischen Maschinen 3, 4 werden mittels einer Steuerungseinheit 12 über jeweils einen Wechselrichter 15, 16 angesteuert bzw. geregelt. Zur Regelung der beiden elektrischen Maschinen 3, 4 werden in Abhängigkeit des ermittelten Zugkraftsollwertes 104 angesteuert, sodass sie das jeweils zugeordnete Antriebsrad 13 bzw. 14 mit einem bestimmten Drehmoment antreiben. Die elektrischen Maschinen 3, 4 werden dabei so geregelt, dass eine minimale Zugkraft nicht unterschritten wird.
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Zur Energieversorgung der elektrischen Maschinen 3, 4 ist eine Batterie 11 vorgesehen. Die Batterie 11 ist über die Wechselrichter 15, 16 mit den elektrischen Maschinen 3, 4 verbunden. Zum Antreiben der elektrischen Maschinen 3, 4 und damit zum Antreiben des Anhängers 1 wird elektrischer Strom von der Batterie 11 zu den elektrischen Maschinen 3, 4 geleitet. Im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschinen 3, 4 wird elektrische Energie in die Batterie 11 zurückgespeist, die Batterie 11 wird also geladen.
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Ferner ist die Batterie 11 über eine datenübertragende Verbindung mit der Steuerungseinheit 12 verbunden, wodurch der Steuerungseinheit 12 Daten zum Ladezustand der Batterie 11 übertragen werden.
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Im Bereich der Deichsel 9 ist darüber hinaus eine Auflaufbremse 18 angeordnet. Wenn zunächst nur das Zugfahrzeug 2 gebremst wird, läuft der Anhänger 1 auf das Zugfahrzeug 2 auf. Von der Anhängekupplung 8 wird diese Kraft beispielsweise über mechanische Hebel auf die Bremsen des Anhängers 1 übertragen. Es sind auch druckmittelbetätigte Auflaufbremsen möglich. Die über die Auflaufbremse 18 bewirkte Bremskraft ist abhängig davon, wie stark das Zugfahrzeug 2 verzögert und von der Masse des Anhängers 1. Verglichen mit einem ungebremsten Anhänger ist die schiebende Wirkung geringer und dadurch die Fahrstabilität bei Bremsmanövern erhöht. An der Auflaufbremse 18 ist ein Bremssensor 17 angeordnet, der einen Bremsstatus und/oder einen Bremskraftwert der Auflaufbremse 18 erfasst. Der Bremsstatus bzw. der Bremskraftwert wird über eine datenübertragende Verbindung an die Steuerungseinheit 12 übertragen. In der Steuerungseinheit 12 wird der Bremsstatus bzw. der Bremskraftwert zur Ermittlung des Zugkraftsollwertes 104 verwendet.
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In der vorliegenden Ausführung weist der Anhänger 1 auch eine inertiale Messeinheit 19 auf, welche unter anderem die Funktion eines Neigungssensors erfüllen kann.
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Mithilfe dieser inertialen Messeinheit 19 kann beispielsweise eine Fahrbahnneigung ermittelt werden, welche wiederum zur Ermittlung eines Steigungswiderstandswerts verwendet werden kann. Der Steigungswiderstandswert kann im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens zur Berechnung eines allgemein Fahrwiderstandswerts 106 zur Ermittlung des Zugkraftsollwertes 104 verwendet werden. Die inertiale Messeinheit 19 ist ebenfalls über eine datenübertragende Verbindung mit der Steuerungseinheit 12 verbunden. Die genannten datenübertragenden Verbindungen können sowohl als Kabelverbindung, als auch kabellos mittels Funktechnik realisiert werden.
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Die Steuerungseinheit 12 umfasst zumindest einen Prozessor und zumindest einen mit dem Prozessor gekoppelten Datenspeicher. Ferner umfasst die Steuerungseinheit 12 geeignete Schnittstellen zur Kommunikation mit anderen Komponenten des Anhängers 1. Dies ist beispielsweise eine Eingangsschnittstelle für die Zugkraftmesswerte 102 des Kraftsensors 5 und eine weitere Eingangsschnittstelle für Signale, die über den Verbindungsstecker 6 übertragen werden. In dem Datenspeicher ist ein Programmcode gespeichert, der mittels des Prozessors ausführbar ist, sodass die Schritte vorgeschlagenen Verfahrens durchgeführt werden. Darüber hinaus können in dem Datenspeicher Daten gespeichert werden, die zur Ermittlung der Führungsgröße und/oder des Zugkraftsollwertes 104 verwendet werden. Die Steuerungseinheit 12 kann ferner eine mit dem Prozessor gekoppelte Leistungselektronik für die Ansteuerung der zwei elektrischen Maschinen 3, 4 und deren Wechselrichter 15, 16 umfassen.
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In der 2 ist ein Regelkreis 100 zur Antriebsregelung des Anhängers 1 gezeigt. In dem Regelkreis 100 wird eine Führungsgröße 101 unter Berücksichtigung verschiedener Parameter 101a, 101b, 101c ermittelt. Vorliegend werden zur Berechnung der Führungsgröße 101 die Parameter:
- • Ladezustand der Batterie101a,
- • Status einer Bremsanforderung 101 b und
- • die gewählte Fahrtrichtung 101c, d.h. Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt, verwendet zur Ermittlung der Führungsgröße 101.
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Die Führungsgröße 101 wird mit der Regelgröße, nämlich dem Zugkraftmesswert 102 zusammengeführt und verglichen. Die zurückgeführten Zugkraftmesswerte 102 können einen Tiefpass 109 durchlaufen, welcher störende, hochfrequente Anteile des Signals herausfiltert. Mittels eines Feedback-Reglers 103 und unter Berücksichtigung eines Fahrwiderstandswertes 106 wird daraus ein Zugkraftsollwert 104 als Stellgröße ermittelt. In der weiteren Regelstrecke 105 wird der ermittelte Zugkraftsollwert 104 in entsprechende Drehmomentsollwerte 107a, 107b umgerechnet, auf deren Grundlage die beiden elektrischen Maschinen 3, 4 und das jeweilige Antriebsrad 13, 14 des Anhängers 1 mit einem gewünschten Drehmoment angetrieben werden.
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Zusätzlich können bei der Berechnung der Drehmomentsollwerte 107a, 107b Kurvenradiuswerte 108 berücksichtigt werden, wodurch der Anhänger 1 in Kurven mit verschiedenen Drehmomentsollwerten 107a und 107b angetrieben werden können. Auf diese Weise können eine gewünschte Kurvenbahn des Anhängers 1 und eine hohe Fahrstabilität erreicht werden. Die Kurvenradiuswerte 108 werden mithilfe der Winkelsignale eines an der Deichsel 9 des Anhängers 1 angeordneten Winkelsensors 20 erfasst.
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Bezugszeichen
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- 1
- Anhänger
- 2
- Zugfahrzeug
- 3
- elektrische Maschine
- 4
- elektrische Maschine
- 5
- Kraftsensor
- 6
- Verbindungsstecker
- 7
- Steckdose
- 8
- Anhängekupplung
- 9
- Deichsel
- 10
- Achse
- 11
- Batterie
- 12
- Steuerungseinheit
- 13
- Antriebsrad
- 14
- Antriebsrad
- 15
- Wechselrichter
- 16
- Wechselrichter
- 17
- Bremssensor
- 18
- Auflaufbremse
- 19
- inertiale Messeinheit
- 20
- Winkelsensor
- 100
- Regelkreis
- 101
- Führungsgröße
- 102
- Zugkraftmesswert
- 103
- Feedbackregler
- 104
- Zugkraftsollwert
- 105
- Regelstrecke
- 106
- Fahrwiderstandswert
- 107a
- Drehmomentsollwert
- 107b
- Drehmomentsollwert
- 108
- Kurvenradiuswert
- 109
- Tiefpass