DE102021204001B4 - Method for controlling the drive of a trailer and drive device - Google Patents
Method for controlling the drive of a trailer and drive deviceInfo
- Publication number
- DE102021204001B4 DE102021204001B4 DE102021204001.2A DE102021204001A DE102021204001B4 DE 102021204001 B4 DE102021204001 B4 DE 102021204001B4 DE 102021204001 A DE102021204001 A DE 102021204001A DE 102021204001 B4 DE102021204001 B4 DE 102021204001B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- trailer
- tractive force
- value
- drive
- braking
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D59/00—Trailers with driven ground wheels or the like
- B62D59/04—Trailers with driven ground wheels or the like driven from propulsion unit on trailer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Verfahren zur Antriebsregelung eines Anhängers (1), wobei der Anhänger (1) zumindest eine elektrische Maschine (3, 4) zum Antreiben zumindest einer Achse (10) des Anhängers (1) aufweist, wobei der Anhänger (1) einen Kraftsensor (5) zum Erfassen von Zugkraftmesswerten (102) umfasst, die zwischen einem Zugfahrzeug (2) und dem damit gekoppelten Anhänger (1) auftreten, wobei ein Zugkraftsollwert (104) in Abhängigkeit von zumindest einem Zugkraftmesswert (102), von einer gewählten Fahrtrichtung und von einer Bremsanforderung ermittelt wird, und wobei in Abhängigkeit des Zugkraftsollwertes (104) ein Drehmomentsollwert (107a, 107b) an der zumindest einen elektrischen Maschine (3, 4) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Kraftsensor (5) erfasste Zugkraftmesswerte (102) in einem Regelkreis mit einer Führungsgröße (101) zusammengeführt werden, um daraus einen Zugkraftsollwert (104) zu ermitteln, dass die Führungsgröße (101) in Abhängigkeit von der gewählten Fahrtrichtung und in Abhängigkeit von der Bremsanforderung berechnet wird, und dass die Führungsgröße (101) in Abhängigkeit des Ladezustands einer Batterie (11) des Anhängers (1) ermittelt wird. Method for controlling the drive of a trailer (1), wherein the trailer (1) has at least one electric machine (3, 4) for driving at least one axle (10) of the trailer (1), wherein the trailer (1) comprises a force sensor (5) for detecting measured tractive force values (102) that occur between a towing vehicle (2) and the trailer (1) coupled thereto, wherein a desired tractive force value (104) is determined as a function of at least one measured tractive force value (102), a selected direction of travel and a braking request, and wherein a desired torque value (107a, 107b) is set on the at least one electric machine (3, 4) as a function of the desired tractive force value (104), characterized in that measured tractive force values (102) detected by the force sensor (5) are combined with a reference variable (101) in a control loop in order to determine therefrom a desired tractive force value (104), that the reference variable (101) is calculated as a function of the selected direction of travel and as a function of the braking requirement, and that the reference variable (101) is determined as a function of the state of charge of a battery (11) of the trailer (1).
Description
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.The present invention relates to a method for controlling the drive of a trailer with an electric motor drive. Furthermore, a drive device and a computer program product are proposed that are intended for implementing the method.
Aus der
Des Weiteren ist aus der
Aus der
Ferner ist aus der
Aus der
Aus der
Schließlich ist aus der
- 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
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.DE 10 2017 110 520 A1
- direct or indirect measurement of at least one force acting on a trailer; determination of a driving state of the trailer depending on the measured force; control of an electric motor coupled to a wheel of the trailer in such a way that, depending on the determined driving state, the electric motor is operated in motor mode, generator mode, or idle mode. In addition, the
a trailer with a sensor configured to measure a force acting on the trailer, with an electric motor coupled to at least one wheel of the trailer. A control unit of the trailer is configured to control the electric motor based on data determined by the at least one sensor and depending on a determined driving condition. engine in engine mode, generator mode or idle mode.DE 10 2017 110 520 A1
Darüber hinaus ist aus dem Artikel „
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.The object of the present invention is to provide a method for controlling the drive of a trailer with an electric motor drive and a corresponding drive device that ensures simple and advantageous operation with regard to energy efficiency and safety. Furthermore, a corresponding computer program product is to be specified.
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.These objects are achieved by a method having the features of claim 1, by a drive device according to claim 8, and by a computer program product according to claim 9. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
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.A method for controlling the drive of a trailer is specified, wherein the trailer has at least one electric machine for driving at least one axle of the trailer. For example, two wheels of one axle of the trailer can be driven by an electric motor via a transfer case. In other embodiments, each individual wheel of a trailer axle can be driven by an associated electric motor. The aforementioned electric motors can each be operated as a motor or generator. The generator operation of the electric motors can assist a braking process and simultaneously charge an electrical energy storage device, i.e., a battery.
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.The trailer further comprises a force sensor for detecting a tractive force between a towing vehicle and the trailer coupled to it. The force sensor thus detects measured tractive force values. A target tractive force value is then determined depending on at least one measured tractive force value, a selected direction of travel, and a braking request. A target torque value is set on the at least one electric motor depending on the target tractive force value. The target torque value is dimensioned such that a desired tractive force is established or maintained between the towing vehicle and the trailer. The target torque value can, for example, correspond to a specific input current with which the electric motor is operated to achieve the required torque.
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.The measured tractive force values recorded by the force sensor are combined with a reference variable in a control loop to determine a tractive force setpoint. The reference variable is calculated depending on the selected direction of travel and the braking requirement. The torque output by the electric motor is then set depending on the tractive force setpoint. This means that the tractive force setpoint is used as the reference variable for controlling the electric motor. The torque therefore drives the trailer's drive wheels, thus supporting the drive of the entire vehicle combination. In versions with multiple electric motors to drive the trailer's drive wheels, a corresponding torque can be set on each individual electric motor depending on the tractive force setpoint.
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.To implement the method, a closed control loop can be provided in which the measured tractive force values are fed back and summed with the determined reference variable. A feedback controller determines the tractive force setpoint from this. In addition, further parameters can be taken into account in a feedforward control and fed into the control loop. From the tractive force setpoint, a required torque is then determined with which the drive wheels on the trailer axle are to be driven in order to achieve the desired tractive force. Using the tractive force setpoint, a desired actual value of the tractive force can be controlled, which at least lies within a predetermined range. PID control is particularly suitable for this purpose. The system can therefore be controlled such that a target tractive force is achieved in a steady state, i.e. at a constant speed. The proposed method can also minimize the energy consumption of the towing vehicle.
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.In order to achieve optimal driving characteristics of the entire vehicle combination, i.e. the towing vehicle with the trailer, the tractive force target value can be determined in such a way that a minimum tractive force is not undercut during driving. If a tractive force of maintained, high driving stability can be achieved.
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.The selected direction of travel and the braking request can advantageously be determined from the value of a signal transmitted via a connector between the towing vehicle and the trailer. A signal for the selected direction of travel and a braking request are already transmitted in conventional trailer connectors to control the trailer's electrical lighting accordingly. This controls the brake lights and a reversing light on the trailer.
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.In a simple embodiment of the invention, no additional sensors or other effort is required to control and regulate the trailer drive other than the force sensor. It is particularly advantageous if the connecting plug is designed according to the ISO 11446 standard. In many countries, such 13-pin plugs are the most commonly used and commercially available connecting plugs for car trailers. Using the proposed method, the drive of an electrically driven trailer can be controlled autonomously and independently of the respective towing vehicle. The towing vehicle does not require any additional equipment to use the method according to the invention. A conventional trailer coupling with a conventional connecting socket is sufficient. This results in extremely simple and broad applicability for the advantageous use of such a trailer. The proposed method is therefore designed to require minimal information from the towing vehicle, in particular only the information transmitted via a connecting plug according to the aforementioned standard.
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.According to the invention, the reference variable is determined depending on the charge level of the trailer's battery. This allows the trailer's electric motor to provide a relatively high level of drive assistance at a high charge level, while the drive assistance is regulated to a correspondingly lower level at a low charge level.
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.Furthermore, a driving resistance value can be taken into account to determine the target tractive force value. The driving resistance value includes at least one of the following: rolling resistance value, air resistance value, gradient resistance value, and acceleration resistance value. The greatest advantage is achieved when each of these resistance values is taken into account and the corresponding resistances are compensated by adjusting the drive power of at least one electric motor. This can improve the overall efficiency of the vehicle combination and achieve comfortable driving behavior.
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.The driving resistance value can be determined at least partially using speed signals from at least one speed sensor located on the trailer. A rolling resistance value and an air resistance value can be determined from a speed and a derived driving speed. The acceleration resistance value can also be determined from the speeds or their change over time. A standard speed sensor of the electric motor can be used as a speed sensor, for example.
Zur Ermittlung eines Steigungswiderstandswertes kann der Anhänger bei einer Ausführung der Erfindung auch einen Neigungssensor, beispielsweise in Form einer inertialen Messeinheit (IMU) umfassen.In one embodiment of the invention, the trailer may also comprise an inclination sensor, for example in the form of an inertial measuring unit (IMU), to determine a gradient resistance value.
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.In a further embodiment, a brake sensor can also be provided on an overrun brake of the trailer. Using the brake sensor on the overrun brake, a brake status or a brake force value can be recorded and used to determine the tractive force target value. Such an additional brake sensor serves to improve safety. For example, the above-mentioned braking request can be confirmed by the connecting plug using a signal representing the level of brake pressure on the overrun brake. In a simpler embodiment, the signal can simply indicate the braking status, i.e., whether the brake is currently applied or not. A typical overrun brake is only applied once the vehicle combination has decelerated beyond a certain point, so the overrun brake is not applied during light and moderate braking. It can be a significant safety advantage if information about the status of the overrun brake is taken into account when determining the tractive force target value. Together with the signal for the above-mentioned braking request, which is transmitted via the connecting plug, the signal for the status or brake pressure of the overrun brake creates redundancy that contributes to increased safety. This means that even if the connecting plug is defective, braking by the towing vehicle can be detected via the signal from the overrun brake. In this case, too, a negative torque can be set on the electric motor, whereby the electric motor also has a decelerating, i.e. brake-enhancing, effect. This can shorten the braking distance of the vehicle combination in critical situations. While the electric motor supports braking processes, it can be operated as a generator. This allows electrical energy to be fed back into the battery, which in turn increases the overall efficiency of the drive system.
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.Even with the version with a brake sensor on the overrun brake, the trailer's drive can be controlled independently and independently of the towing vehicle. Therefore, a towing vehicle with a conventional trailer coupling and a conventional connection socket is sufficient, allowing the trailer to be operated with any conventional towing vehicle.
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.To improve cornering performance, it can further be provided that a cornering radius is determined using angle signals from an angle sensor mounted on the trailer, and that two drive wheels on the trailer axle are driven with different torques, which are calculated depending on the determined cornering radius. In this way, the agility and maneuverability of the vehicle combination can be improved, in particular.
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.Finally, the present invention also relates to a drive device for a trailer. The drive device comprises at least one electric machine for driving at least one axle of the trailer. The drive device further comprises a force sensor for detecting a tractive force between the towing vehicle and the trailer coupled thereto. A control unit is provided for controlling the at least one electric machine. This control unit is configured to control a method as described above. In further embodiments, the drive device can comprise additional components and in particular sensors that are mentioned in the above description and are required for carrying out the various embodiments of the method.
Schließlich wird auch ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen. Das Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, die bei einer Ausführung auf einem Computer eine Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens bewirken.Finally, a computer program product is also proposed. The computer program product comprises instructions that, when executed on a computer, cause the method described above to be carried out.
Im Folgenden werden die Erfindung und deren Vorteile anhand des in den anliegenden Figuren abgebildeten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.In the following, the invention and its advantages are explained in more detail with reference to the embodiment shown in the attached figures.
Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuggespanns mit einem Zugfahrzeug und einem elektrisch antreibbaren Anhänger und -
2 einen Regelkreis zur Antriebsregelung eines Anhängers.
-
1 a schematic representation of a vehicle combination with a towing vehicle and an electrically driven trailer and -
2 a control circuit for controlling the drive of a trailer.
Das in der
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.A force sensor 5 for detecting the tractive force between the towing vehicle 2 and the trailer 1 coupled to it is arranged on the trailer coupling 8. The force sensor 5 is connected to a control unit 12 via a data transmission link. The measured tractive force values 102 detected by the force sensor 5 thus represent the actual value of the tractive force. The measured tractive force values 102 are used in the control unit 12 to determine a target tractive force value 104 by feeding them back into a control loop and combining them with a determined reference variable.
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.The trailer 1 is equipped with two electric motors 3, 4, which are intended to drive the drive wheels 13 and 14 on an axle 10 of the trailer 1. The two electric motors 3, 4 are controlled by a control unit 12 via an inverter 15, 16, respectively. To control the two electric motors 3, 4, the determined tractive force setpoint 104 is activated so that they drive the respective associated drive wheel 13 or 14 with a specific torque. The electric motors 3, 4 are controlled in such a way that a minimum tractive force is not undercut.
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.A battery 11 is provided to supply energy to the electrical machines 3, 4. The battery 11 is connected to the electrical machines 3, 4 via the inverters 15, 16. To drive the electrical machines 3, 4 and thus to drive the trailer 1, electrical current is fed from the battery 11 to the electrical machines 3, 4. In generator operation of the electrical machines 3, 4, electrical energy is fed into the Battery 11 is fed back, so battery 11 is charged.
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.Furthermore, the battery 11 is connected to the control unit 12 via a data transmission connection, whereby data on the charge state of the battery 11 is transmitted to the control unit 12.
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.In addition, an overrun brake 18 is arranged in the area of the drawbar 9. If initially only the towing vehicle 2 is braked, the trailer 1 runs onto the towing vehicle 2. This force is transferred from the trailer coupling 8, for example via mechanical levers, to the brakes of the trailer 1. Pressure-medium-actuated overrun brakes are also possible. The braking force exerted by the overrun brake 18 depends on how strongly the towing vehicle 2 decelerates and on the mass of the trailer 1. Compared to an unbraked trailer, the pushing effect is less, thus increasing driving stability during braking maneuvers. A brake sensor 17 is arranged on the overrun brake 18, which detects a braking status and/or a braking force value of the overrun brake 18. The braking status or the braking force value is transmitted to the control unit 12 via a data transmission connection. In the control unit 12, the brake status or the brake force value is used to determine the traction force setpoint 104.
In der vorliegenden Ausführung weist der Anhänger 1 auch eine inertiale Messeinheit 19 auf, welche unter anderem die Funktion eines Neigungssensors erfüllen kann. In the present embodiment, the trailer 1 also has an inertial measuring unit 19, which can, among other things, fulfill the function of an inclination sensor.
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.Using this inertial measuring unit 19, for example, a road gradient can be determined, which in turn can be used to determine a gradient resistance value. The gradient resistance value can be used within the framework of the proposed method for calculating a general driving resistance value 106 to determine the tractive force target value 104. The inertial measuring unit 19 is also connected to the control unit 12 via a data transmission connection. These data transmission connections can be implemented either as a cable connection or wirelessly using radio technology.
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.The control unit 12 comprises at least one processor and at least one data memory coupled to the processor. Furthermore, the control unit 12 comprises suitable interfaces for communication with other components of the trailer 1. This is, for example, an input interface for the measured tensile force values 102 of the force sensor 5 and a further input interface for signals transmitted via the connecting plug 6. A program code is stored in the data memory, which can be executed by the processor so that the steps of the proposed method are carried out. In addition, data can be stored in the data memory that is used to determine the reference variable and/or the nominal tensile force value 104. The control unit 12 can further comprise power electronics coupled to the processor for controlling the two electrical machines 3, 4 and their inverters 15, 16.
In der
- • Ladezustand der Batterie101a,
- • Status einer Bremsanforderung 101 b und
- • die gewählte Fahrtrichtung 101c, d.h. Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt, verwendet zur Ermittlung der Führungsgröße 101.
- • Battery charge level101a,
- • Status of a brake request 101 b and
- • the selected direction of travel 101c, ie forward or reverse travel, is used to determine the reference variable 101.
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.The reference variable 101 is combined with the controlled variable, namely the measured tractive force value 102, and compared. The returned measured tractive force values 102 can pass through a low-pass filter 109, which filters out interfering, high-frequency components of the signal. Using a feedback controller 103 and taking into account a driving resistance value 106, a tractive force setpoint 104 is determined from this as a manipulated variable. In the further control system 105, the determined tractive force setpoint 104 is converted into corresponding torque setpoints 107a, 107b, on the basis of which the two electric motors 3, 4 and the respective drive wheel 13, 14 of the trailer 1 are driven with a desired torque.
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.Additionally, curve radius values 108 can be taken into account when calculating the torque setpoints 107a, 107b, allowing the trailer 1 to be driven in curves with different torque setpoints 107a and 107b. In this way, a desired curve path of the trailer 1 and high driving stability can be achieved. The curve radius values 108 are recorded using the angle signals of an angle sensor 20 arranged on the drawbar 9 of the trailer 1.
BezugszeichenReference symbol
- 11
- AnhängerTrailer
- 22
- Zugfahrzeugtowing vehicle
- 33
- elektrische Maschineelectric machine
- 44
- elektrische Maschineelectric machine
- 55
- Kraftsensorforce sensor
- 66
- Verbindungssteckerconnector
- 77
- SteckdosePower outlet
- 88
- Anhängekupplungtrailer hitch
- 99
- Deichseldrawbar
- 1010
- Achseaxis
- 1111
- Batteriebattery
- 1212
- SteuerungseinheitControl unit
- 1313
- Antriebsraddrive wheel
- 1414
- Antriebsraddrive wheel
- 1515
- WechselrichterInverter
- 1616
- WechselrichterInverter
- 1717
- Bremssensorbrake sensor
- 1818
- AuflaufbremseOverrun brake
- 1919
- inertiale Messeinheitinertial measuring unit
- 2020
- WinkelsensorAngle sensor
- 100100
- Regelkreiscontrol loop
- 101101
- FührungsgrößeLeading variable
- 102102
- ZugkraftmesswertTensile force measurement
- 103103
- FeedbackreglerFeedback controller
- 104104
- ZugkraftsollwertTraction force setpoint
- 105105
- RegelstreckeControl system
- 106106
- FahrwiderstandswertDriving resistance value
- 107a107a
- DrehmomentsollwertTorque setpoint
- 107b107b
- DrehmomentsollwertTorque setpoint
- 108108
- KurvenradiuswertCurve radius value
- 109109
- TiefpassLow pass
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021204001.2A DE102021204001B4 (en) | 2021-04-21 | 2021-04-21 | Method for controlling the drive of a trailer and drive device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021204001.2A DE102021204001B4 (en) | 2021-04-21 | 2021-04-21 | Method for controlling the drive of a trailer and drive device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102021204001A1 DE102021204001A1 (en) | 2022-10-27 |
| DE102021204001B4 true DE102021204001B4 (en) | 2025-09-11 |
Family
ID=83507873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102021204001.2A Active DE102021204001B4 (en) | 2021-04-21 | 2021-04-21 | Method for controlling the drive of a trailer and drive device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102021204001B4 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024129531A1 (en) * | 2022-12-13 | 2024-06-20 | Sandell Management Llc | Powered trailer |
| DE102023204447A1 (en) * | 2023-05-12 | 2024-11-14 | Zf Friedrichshafen Ag | vehicle trailer and vehicle train |
| DE102023121783A1 (en) * | 2023-08-15 | 2025-02-20 | Zf Cv Systems Global Gmbh | Controlling a trailer with an electric drive unit |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4133912A1 (en) * | 1991-10-09 | 1993-04-15 | Mannesmann Ag | VEHICLE WITH DRIVE WHEELS DRIVED BY ELECTRIC MOTORS |
| DE102017110520A1 (en) * | 2017-05-15 | 2018-11-15 | Steyr Motors Gmbh | Trailer with auxiliary drive |
| DE102019202784A1 (en) * | 2019-03-01 | 2019-11-07 | Zf Friedrichshafen Ag | Trailer for a vehicle |
| DE102019130859A1 (en) * | 2018-11-19 | 2020-05-20 | Alois Kober Gmbh | electric drive and braking device |
| DE112018005122T5 (en) * | 2017-09-15 | 2020-08-20 | Jaguar Land Rover Limited | SYSTEM AND PROCEDURE FOR A VEHICLE PULLABLE TRAILER |
| DE112018005128T5 (en) * | 2017-09-15 | 2020-08-20 | Jaguar Land Rover Limited | SYSTEM AND PROCEDURE FOR A VEHICLE PULLABLE TRAILER |
| US20210291667A1 (en) * | 2018-08-24 | 2021-09-23 | Erwin Hymer Group Se | Caravan with Traction/Thrust Limitation |
-
2021
- 2021-04-21 DE DE102021204001.2A patent/DE102021204001B4/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4133912A1 (en) * | 1991-10-09 | 1993-04-15 | Mannesmann Ag | VEHICLE WITH DRIVE WHEELS DRIVED BY ELECTRIC MOTORS |
| DE102017110520A1 (en) * | 2017-05-15 | 2018-11-15 | Steyr Motors Gmbh | Trailer with auxiliary drive |
| DE112018005122T5 (en) * | 2017-09-15 | 2020-08-20 | Jaguar Land Rover Limited | SYSTEM AND PROCEDURE FOR A VEHICLE PULLABLE TRAILER |
| DE112018005128T5 (en) * | 2017-09-15 | 2020-08-20 | Jaguar Land Rover Limited | SYSTEM AND PROCEDURE FOR A VEHICLE PULLABLE TRAILER |
| US20210291667A1 (en) * | 2018-08-24 | 2021-09-23 | Erwin Hymer Group Se | Caravan with Traction/Thrust Limitation |
| DE102019130859A1 (en) * | 2018-11-19 | 2020-05-20 | Alois Kober Gmbh | electric drive and braking device |
| DE102019202784A1 (en) * | 2019-03-01 | 2019-11-07 | Zf Friedrichshafen Ag | Trailer for a vehicle |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| FREIMANN, Rüdiger [et al.]: Zentraler Elektroantrieb für leichte Wohnwagen. In: Automobiltechnische Zeitschrift, Bd. 121, 2019, H. 10. S. 60-65. – ISSN 0001-2785 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102021204001A1 (en) | 2022-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP4003771B1 (en) | Method of assisting the tractor traction of a tractor-trailer vehicle | |
| EP3116734B1 (en) | Method for actuating electric motors in serial hybrid vehicles or fully electric vehicles having at least two separately driven axles | |
| EP1016572B1 (en) | Device and procedure for stabilising a vehicle coupling consisting of a tractor and a trailer | |
| DE102021204001B4 (en) | Method for controlling the drive of a trailer and drive device | |
| WO1993007023A1 (en) | Vehicle with driving wheels driven by electric motors | |
| DE102010015423A1 (en) | Drive device for a four-wheel drive vehicle | |
| DE112018005122T5 (en) | SYSTEM AND PROCEDURE FOR A VEHICLE PULLABLE TRAILER | |
| EP4126583B1 (en) | Method and apparatus for electric drive control of a trailer | |
| DE102008045078A1 (en) | Control system for a vehicle | |
| WO2018095950A1 (en) | All-wheel system for an electric motor vehicle, and method for operating an all-wheel system of such a vehicle | |
| DE112018005137T5 (en) | SYSTEM AND METHOD FOR A TRAILER TOWABLE BY A VEHICLE | |
| DE102017005579A1 (en) | Control system for a four-wheel drive vehicle and gradient value adjustment device for a vehicle, four-wheel drive vehicle, method of controlling a four-wheel drive vehicle and computer program product | |
| DE19963402A1 (en) | Method to detect weight or mass of vehicle with active running gear, involves adjusting height of vehicle at axle or wheel, measuring change in potential energy and calculating mass or weight | |
| EP2308733A2 (en) | Method for adjusting the propulsion momentum in a vehicle with two drive motors | |
| EP0700822B1 (en) | Method for limiting the jackknifing angle between the front and rear sections of an articulated bus | |
| DE102018133649B4 (en) | Method for operating a drive train of a motor vehicle, in particular a motor vehicle | |
| EP1156953B1 (en) | Method and device for adjusting the braking and/or drive effects on wheels of motor vehicles | |
| DE102022116594A1 (en) | Method for controlling an electric drive of a trailer vehicle and trailer control device for carrying out the method | |
| DE102022116596A1 (en) | Trailer control device for controlling an electric drive of a trailer vehicle and method for controlling the electric drive with the trailer control device | |
| DE102005049397B4 (en) | Method and system for controlling the degree of locking of an electronically controllable differential lock | |
| EP1070623B1 (en) | Method for anti-skid control | |
| DE102024101911A1 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR OPERATING A VEHICLE ON SAND | |
| DE102020208781B4 (en) | Method for operating a safety system for a vehicle combination, safety system, trailer vehicle and vehicle combination | |
| DE102018211504B4 (en) | Electric vehicle | |
| DE102021214939A1 (en) | Method of operating a vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division |