DE102011087073A1

DE102011087073A1 - Elektrofahrzeug und Verfahren zur Steuerung des Antriebs desselben

Info

Publication number: DE102011087073A1
Application number: DE102011087073A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Schubert; Thomas Mehlis; Christian Witt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2012-12-20

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektrofahrzeug das eine erste und eine zweite Fahrzeugachse aufweist, wobei wenigstens eine dieser Achsen lenkbar geführte Räder umfasst und zudem der Antrieb der Räder wenigstens einer Achse auf elektromechanischem Wege radspezifisch abstimmbar ist. Das Fahrzeug umfasst eine Steuereinrichtung die einen Maneuvriermodus bereitstellt, in welchem bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit und Erfüllung eines Steuerkriteriums an den angetriebenen Rädern einer Achse, Raddrehungen herbeigeführt werden, die ein Schwenken des Fahrzeugs unter Erzwingung von transversalem Radschlupf bewirken. Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, das erfindungsgemäße Fahrzeug bei der Durchführung langsamer Fahrmaneuver, wie beispielsweise einem Einparkmaneuver in eine knapp bemessene Parklücke zu schwenken.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektrofahrzeug das eine erste und eine zweite Fahrzeugachse aufweist, wobei wenigstens eine dieser Achsen lenkbar geführte Räder umfasst und zudem der Antrieb der Räder wenigstens einer Achse auf elektromechanischem Wege radspezifisch abstimmbar ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Steuerung des Antriebs der Räder eines entsprechenden Fahrzeuges.
Hintergrund der Erfindung
Bei zweiachsigen Fahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen ist allgemein die vordere Fahrzeugachse als Fahrzeugachse mit lenkbar geführten Rädern ausgebildet. Die Räder dieser Fahrzeugachse sind hierzu an eine Radaufhängung angebunden die jedes Rad derart führt, dass dieses jeweils um eine Lenkachse schwenkbar ist, die eine Aufstandsbezugsebene des Fahrzeuges unter einem Winkel im Bereich von 70° bis 90° schneidet. Sowohl die Vorderräder, als auch die Hinterräder sind bei fortschrittlichen Fahrzeugen allgemein derart geführt, dass sich bei Fahrzeugbewegungen mit höherer Dynamik Radausrichtungen ergeben, welche die Kursstabilität verbessern. Neben diesbezüglich ausgelegten passiven Elementen der Radaufhängung, wie z.B. elastischen Gelenkbuchsen, werden zunehmend auch aktive Systeme, insbesondere Systeme eingesetzt, die eine Abstimmung des Fahrwerks und der Radmomente ermöglichen und hierdurch zur Optimierung des Fahrverhaltens bei höheren Geschwindigkeiten beitragen.
Aus DE 41 34 240 C2 ist beispielsweise bekannt, bei einem Elektrofahrzeug mit wenigstens zwei separat angetriebenen Rädern die Antriebsleistung der Räder nach Maßgabe des Lenkwinkels einzustellen wenn sich das Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit bewegt, wobei hierzu eine Gesetzmäßigkeit berücksichtigt wird, die in der Fachliteratur als Gesetzmäßigkeit „nach Ackermann“ bezeichnet wird. Bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten wird gemäß dieser Druckschrift von diesem Ansatz zunehmend definiert abgewichen. Hierdurch wird es möglich, bei einer Kurvenfahrt mit hoher Geschwindigkeit am kurveninneren und am kurvenäußeren Rad aktiv unterschiedliche Drehzahlen einzustellen die dem Bahnverlauf Rechnung tragen, der sich aus dem aktuellen Radeinschlag und dem Fliehkrafteinfluss ergibt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen anzugeben, durch welche es möglich wird, bei einem Kraftfahrzeug bei welchem an wenigstens einer Fahrzeugachse die Radmomente oder die Raddrehung auf elektromechanischem Wege aktiv einstellbar sind, eine insbesondere für den innerstädtischen Gebrauch attraktive Fahrzeugzusatzfunktion bereitzustellen.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorangehend angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein elektromechanisch angetriebenes Fahrzeug mit:

– einer Fahrzeugvorderachse mit einem linken Fahrzeugvorderrad und einem rechten Fahrzeugvorderrad,
– einem Lenksystem zur Festlegung der Radeinschlagwinkel des linken und des rechten Vorderrades,
– einer Fahrzeughinterachse mit einem linken Fahrzeughinterrad und einem rechten Fahrzeughinterrad,
– einer elektromechanischen Antriebseinrichtung zum Antrieb der Räder wenigstens einer der Fahrzeugachsen derart, dass an jener Achse für das linke und rechte Fahrzeugrad aktiv unterschiedliche Radmomente oder Raddrehungen einstellbar sind, und
– einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung,
– wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass diese einen Maneuvriermodus bereitstellt, in welchem die Steuereinrichtung bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit und Erfüllung eines Steuerkriteriums an den angetriebenen Rädern einer Achse, Raddrehungen herbeiführt, die ein Schwenken des Fahrzeugs unter Erzwingung von transversalem Radschlupf bewirken.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, das erfindungsgemäße Fahrzeug bei der Durchführung langsamer Fahrmaneuver, wie beispielsweise einem Einparkmaneuver in eine knapp bemessene Parklücke zu schwenken. Das Fahrzeug kann hierbei insbesondere um ein Drehzentrum schwenken dessen Abstand zum räumlichen Zentrum des Fahrzeugs geringer ist, als der Abstand diese Fahrzeugzentrums zu einem durch den Radeinschlag der Vorderachse geometrisch bestimmten Lenkzentrum. Das erfindungsgemäße Fahrzeug kann dabei insbesondere so ausgelegt werden, dass dieses eine sog. Platzdrehung ermöglicht, oder zumindest einen kleineren effektiven Wendekreis aufweist als sich dieser ohne aktive Raddrehzahlsteuerung aus der Lenkgeometrie ergibt.
Die speziellen Bewegungen des Fahrzeuges können dabei insbesondere unter Abstimmung von Drehwinkeldifferenz, Drehzahl und Drehmoment der Räder für sich oder gruppiert, herbeigeführt werden. Zudem können die Räder hierbei definiert gleich- oder gegensinnig gedreht oder auch definiert blockiert werden.
Die erfindungsgemäß erzwungene seitenschlupfbehaftete Verlagerung des Fahrzeuges kann über einen geschlossenen Regelkreis abgestimmt werden, der beispielsweise einen Giersensor, sowie einen Längs und Querbeschleunigungssensor umfasst. Aus diesen Größen kann das erfindungsgemäße System die tatsächliche Fahrzeugbewegung ableiten und die einzelnen Raddrehungen so abstimmen, dass ein gewünschter Bewegungsverlauf erreicht wird. Durch diese Maßnahme kann insbesondere Bodenhaftungsunterschieden der einzelnen Räder Rechnung getragen werden, die sich aus unterschiedlichen Reibungskoeffizienten und Radaufstandskräften ergeben.
Die erfindungsgemäße Spezialfunktion kann in ein Fahrzeuglenksystem derart implementiert sein, dass diese in intuitiv gut beherrschbarer Weise bei nur sehr geringen Fahrgeschwindigkeiten und erst bei bestimmten Lenkwinkeln und ggf. spezieller fahrerseitiger Selektion zur Verfügung steht. Die erfindungsgemäße Funktion kann so bereitgestellt werden, dass diese eine mit dem Radeinschlag korrespondierende Fahrzeugbewegung noch weiter unterstützt. Die erfindungsgemäße Funktion kann auch so bereitgestellt werden, dass diese ein Schwenken des Fahrzeuges, insbesondere eine Platzdrehung bei gerade ausgerichteten Rädern ermöglicht.
Über das erfindungsgemäße System kann auch eine weitere Unterstützungsfunktion realisiert werden, über welche beispielsweise während der Fahrt mit höheren Geschwindigkeiten in an sich bekannter Weise auch auf das stabilisierend auf das Geradlaufverhalten Einfluss genommen werden kann oder das Kurvenfahrverhalten verbessert wird.
Etwaige durch das erfindungsgemäße Konzept auf das Lenkgestänge wirkende Reaktionskräfte können durch aktive Ansteuerung eines Lenkhilfssystems unterdrückt werden, so dass der Fahrer am Lenkrad keine unerwarteten Reaktionskräfte wahrnimmt.
Die Erfindung findet bevorzugt Einsatz in Elektrofahrzeugen mit jeweils einzeln angetriebenen Rädern auf beiden Achsen. Verwendet wird die Erfindung hierbei insbesondere um das Einparken in Parklücken zu erleichtern. Neben einem hierzu speziell vorgesehenen Steuermodus kann das System bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten auch bei Kurvenfahrten unterstützend und stabilisierend wirken.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren geschaffen, das es erlaubt jedes Rad individuell so zu steuern, dass ein Einparkvorgang durch erzwungene Transversalverlagerung des Fahrzeugs deutlich erleichtert wird.
Die unterschiedlichen Radantriebsmomente und Raddrehungen können über Radeinzelmotore, oder auch über sog. Torque-Vektoring Antriebe generiert werden, so dass die Momente an den unterschiedlichen Antriebsrädern so verteilt sind, dass die Drehung um die Hochachse und insbesondere um kleinere Wendekreise deutlich erleichtert wird. Je nach Antriebskonzept und Anordnung gibt es unterschiedliche Möglichkeiten der Momentenverteilung,
1. Eine elektrisch angetriebene Achse
Hier kann das Moment so verteilt werden, dass je nach Einschlagrichtung und Winkel das äußere Rad mit einem größeren Moment beaufschlagt wird als das innere. Die Momente werden dabei derart hoch eingestellt, dass die Räder teilweise durchdrehen und das Fahrzeug hierbei an den angetriebenen Rädern unter Seitenschlupf schwenkt.
2. Zwei elektrisch angetriebene Achsen
Hier kann das Moment so verteilt werden, dass die jeweiligen Räder über Kreuz mit größerem Moment und gegenläufiger Richtung angetrieben werden. Die Intensität kann abhängig vom eingestellten Lenkwinkel bestimmt werden.
3. Zwei radselektive elektrisch angetriebene Räder
Hierbei werden die Momente so verteilt, dass die beiden auf einer Achse angetriebenen Räder gegenläufig arbeiten. Je nach Lenkwinkel soll das äußere Rad mit dem höheren Moment beaufschlagt werden.
4. vier radselektive elektrisch angetriebene Räder
Es wird unterschieden zwischen einem normalen und einem speziellen Positionierungsmaneuver.

a. Bei einem Standardlenkmaneuver sollen die Momente an den Antriebsrädern so verteilt werden, dass jeweils die beiden Reifen an einer Fahrzeugseite mit der gleichen Wirkrichtung angetrieben werden. Gleichzeitig werden die beiden Antriebe auf der anderen Fahrzeugseite gegenläufig mit vom Lenkwinkel (– oder bei Erreichen der Endstellung abhängig vom Lenkmoment) abhängigem Moment beaufschlagt.
b. Bei einem speziellen Lenkmanöver werden die Momente so verteilt, dass die Antriebe die sich an der gleichen Fahrzeugachse befinden gegenläufig laufen. Dadurch kann realisiert werden, dass sich das Fahrzeug im Frontbereich quer zur Längsachse bewegt und seitlich in die Parklücke einfahren kann.

5. Vier radselektive elektrisch angetriebene Räder mit Einzelradlenkung
Hier sollen die Momente an den vier Antriebsrädern so verteilt werden, dass jeweils die Räder an einer Fahrzeugseite gegenläufig antreiben. Zusätzlich soll hier die zwei Räder die sich auf einer Antriebsachse befinden gegenläufig eingelenkt werden. Durch diese Aktionen bewegt sich das Fahrzeug entlang der Querachse.
Die Punkte 4b und 5 sind ggf. für industrielle Anwendungen besonders vorteilhaft. Das erfindungemäße Verfahren bietet eine elektrische Einparkhilfe und beinhaltet diverse Regelstrategien und Verteilungskonzepte,
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine Skizze zur Veranschaulichung des konzeptionellen Aufbaus eines erfindungemäßen Elektrofahrzeuges sowie zur Erläuterung des Lenkungsverhaltens;
2 eine Skizze zur Erläuterung der Verlagerung eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges in eine Parklücke;
3a, 3b, 3c Skizzen zur Erläuterung weiterer erfindungsgemäßer Radantriebsmaneuver;
4 eine Skizze zur Erläuterung der Zwangsreduktion des Wendekreises bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt stark vereinfacht ein erfindungsgemäßes elektromechanisch angetriebenes Fahrzeug mit einer Fahrzeugvorderachse FA mit einem linken Fahrzeugvorderrad FWL und einem rechten Fahrzeugvorderrad FWR, und einem Lenksystem 1 zur Festlegung der Radeinschlagwinkel δi, δa des linken und des rechten Vorderrades FWL, FWR. Das Fahrzeug umfasst weiterhin eine Fahrzeughinterachse RA mit einem linken Fahrzeughinterrad RWL und einem rechten Fahrzeughinterrad RWR, sowie eine elektromechanische Antriebseinrichtung D1, D2, D3, D4 zum Antrieb der Räder FWL, FWR, RWL, RWR wenigstens einer der Fahrzeugachsen FA, RA derart, dass an jener Achse FA, RA für das linke und rechte Fahrzeugrad FWL, FWR, RWL, RWR aktiv unterschiedliche Raddrehungen einstellbar sind. Die Einstellung jener Raddrehungen erfolgt über eine Steuereinrichtung 2 die als solche mit der Antriebseinrichtung D1, D2, D3, D4 gekoppelt ist und diese ansteuert. Die Steuereinrichtung 2 ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass diese einen Maneuvriermodus bereitstellt, in welchem die Steuereinrichtung 2 bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit und Erfüllung eines Steuerkriteriums an den angetriebenen Rädern FWL, FWR, RWL, RWR wenigstens einer Achse FA, RA, Raddrehung herbeiführt, die ein Schwenken des Fahrzeugs unter Erzwingung von transversalem Radschlupf bewirken.
Die den entsprechenden Rädern FWL, FWR, RWL, RWR aufgezwungenen Raddrehungsdifferenzen werden so eingestellt, dass hierdurch ein Schwenken des Fahrzeugs um ein vom Lenkzentrum M versetztes Schwenkzentrum M1 erzwungen wird. Erfindungsgemäß sind hierzu die Raddrehungsdifferenzen größer sind als die Raddrehungsdifferenzen gemäß der geometrischen Beziehung nach Ackermann. Die Raddrehungsdifferenzen werden erfindungsgemäß unter Erzwingung von Umfangs- und Seitenschlupf herbeigeführt
Das hier dargestellte Fahrzeug ist sowohl an der Fahrzeugvorderachse FA, als auch an der Fahrzeughinterachse RA mit Radeinzelmotoren D1, D2, D3, D4 ausgestattet die in ihrer Gesamtheit das Fahrzeugantriebssystem bilden. Die Erfindung lässt sich jedoch auch schon bei einem Fahrzeug realisieren das lediglich eine angetriebene Achse umfasst. Anstelle von Radeinzelmotoren D1, D2, D3, D4 kann die radindividuelle Zwangsdrehung auch durch anderweitige mechanische Systeme, insbesondere Achsdifferentialsysteme erreicht werden, bei welchen durch Eingriff in das Differentialgetriebe, (z.B. durch Drehmomenteneinleitung in die Koppelungsräder des Differentiales) aktiv unterschiedliche Raddrehungen für die Räder jener Achse erzwungen werden können.
Die jeweilige Raddrehung wird vorzugsweise über hinsichtlich der Raddrehung indikative Signalgeber erfasst. Diese Signalgeber können letztlich unmittelbar in der jeweiligen Radantriebseinrichtung bestehen, indem beispielsweise der Motorstrom ausgewertet wird. Vorzugsweise jedoch wird die Raddrehung durch entsprechende Sensoren erfasst die beispielsweise auch Bestandteil eines Brems- und Fahrstabilisierungssystems bilden.
Vorzugsweise wird während eines Lenkmaneuvers die Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerbewegung sowie die Fahrzeugdrehung um dessen Hochachse erfasst. Anhand dieser Signale kann erkannt werden, inwieweit sich das Fahrzeug unter Einfluss der aufgezwungenen Raddrehungen verlagert. Etwaigen Sollwertabweichungen kann durch eine geeignete Regelstrategie Rechnung getragen werden.
In Verbindung mit 2 wird nunmehr die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Lenksystems bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug näher beschrieben. Befindet sich beispielsweise der Fahrer eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges durch Rückwärts-Einstechen mit dem Heckbereich in einer Parklücke 3 in der hier dargestellten Position, so kann nunmehr durch aktiv zwangsweise Drehung der Fahrzeugräder in der hier durch die Pfeilsymbole angedeuteten Weise sich das Fahrzeug derart verlagern, dass dieses um einen Drehbereich M1 geschwenkt wird und damit innerhalb der Parklücke 3 korrekt positioniert ist. Die den Rädern FWR, FWL, RWL, RWR zugeordneten Pfeilsymbole veranschaulichen die durch das jeweilige Rad generierten Reaktionskräfte. Das vordere rechte Fahrzeugrad dreht sich „rückwärts“ und schiebt damit das Fahrzeug nach hinten. Auch das hintere rechte Fahrzeugrad RWR „dreht sich rückwärts“ und generiert damit eine im Bereich der Radaufstandsfläche wirkende und das Fahrzeug in diesem Bereich nach hinten schiebende Radreaktionskraft. An den beiden linken Fahrzeugrädern FWL und RWL werden Halteoder Drehmomente generiert, die letztlich nach vorne gerichtete Radreaktionskräfte generieren. Unter Wirkung dieser Reaktionskräfte wird das Fahrzeug geschwenkt und sowohl seitlich, als auch in Längsrichtung verlagert. Im Rahmen dieses Manövers wandert das räumliche Fahrzeugzentrum aus der Position P1 in die Position P2. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgte das Schwenken des Fahrzeuges bei nicht eingeschlagenen Vorderrädern. Soweit es möglich ist, durch einen entsprechenden Radeinschlag das schlupfbehaftete Schwenkmaneuver zu unterstützen erfolgt dieses vorzugsweise unter einem entsprechenden Radeinschlag wie nachfolgend in Verbindung mit 3b angesprochen.
In 3a ist stark vereinfacht ein Raddrehungskonzept veranschaulicht, durch welches ein Schwenken des Fahrzeuges in der durch das Pfeilsymbol P3 angedeuteten Weise erreicht werden kann. Hierzu werden ohne Lenkeinschlag an den Rädern FWL FWR, RWL, RWR Momente angelegt die als solche Radreaktionskräfte erzeugen die durch die den Rädern zugeordneten Pfeilsymbole angedeutet sind. Die Vorderräder FWL, FWR werden gegensinnig angetrieben. Auch die Hinterräder RWL und RWR werden gegensinnig betrieben. Das Fahrzeug schiebt sich hier auf seiner linken Seite nach vorne, auf der rechten Seite nach hinten. Die hierbei an den Rädern angreifenden Reaktionskräfte bewirken, dass sich das Fahrzeug wie durch das Pfeilsymbol P3 angedeutet, um das räumliche Zentrum Z des Fahrzeuges dreht.
In 3b ist stark vereinfacht ein Raddrehungskonzept veranschaulicht, durch welches ein Rückwärts-Schwenken des Fahrzeuges in der durch das Pfeilsymbol P3 angedeuteten Weise erreicht werden kann. Hierzu werden einerseits die Vorderräder FWL, FWR wie dargestellt „nach links“ eingeschlagen und zudem die Rädern FWL FWR, RWL, RWR Momente angelegt die als solche die hier Radreaktionskräfte erzeugen die durch die den Rädern zugeordneten Pfeilsymbole angedeutet sind. Die Vorderräder FWL, FWR schieben das Fahrzeug entsprechend dem Lenkeinschlag schräg nach hinten und rotieren gegensinnig zu den Rädern RWL, RWR der Hinterachse. Am rechten Hinterrad RWR wird ein Gegenmoment erzeugt um in Verbindung mit dem linken Hinterrad RWL zum Kräftesystem der Vorderachse entsprechende Gegenkräfte zu generieren. Das rechte Hinterrad RWR wird nur wenig, ggf. unter Aufbringung des genannten Gegenmoments sogar rückwärts gedreht.
In 3c ist ein Fahrzeug skizziert, das mit einer Einzelradlenkung ausgestattet ist. Über die Radantriebe D1, D2, D3, D4 werden an die Fahrzeugräder FWL, FWR, RWL, RWR Radmomente angelegt die als solche die hier angedeuteten, an den Radaufstandszonen angreifenden Kräfte generieren. Zudem werden die Fahrzeugräder FWL, FWR, RWL, RWR wie angedeutet eingeschlagen. Durch diese Maßnahme wird es möglich, das Fahrzeug wie durch das Pfeilsymbol P4 angedeutet, um das räumliche Zentrum Z nach Art einer Platzdrehung zu drehen.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Fahrzeug mit einem aktiven Fahrwerk auszustatten das es ermöglicht, Einfluss auf die Radaufstandskräfte zu nehmen. Dies kann insbesondere erfolgen, indem wenigstens eine Fahrzeugachse mit einem aktiven Stabilisator ausgestattet wird. Im Falle des Beispiels nach 3b kann dabei zur Unterstützung des Rückwärts-Schwenkmaneuvers die Radaufstandskraft am linken Fahrzeugvorderrad FWL zugunsten der Aufstandskraft am rechten Fahrzeugvorderrad FWR erniedrigt werden. Hierdurch werden die Kräfteverhältnisse derart verbessert, dass das Fahrzeug rückwärts um ein Drehzentrum schwenken kann, das nahe am linken Hinterrad RWL liegt.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren geschaffen bei welchem durch aktive Einstellung der Raddrehmomente, der Raddrehwinkel, der Radeinschläge und ggf. auch der Radaufstandskräfte das Fahrzeug um ein Zentrum geschwenkt werden kann dessen Abstand vom räumlichen Zentrum des Fahrzeuges deutlich kleiner ist als der durch die Lenkgeometrie bestimmte geometrische Wendekreis. Die Erfindung umfasst damit auch ein Verfahren zur Abstimmung der Raddrehung bei einem Elektrofahrzeug das eine Fahrzeugvorderachse mit einem linken Fahrzeugvorderrad und einem rechten Fahrzeugvorderrad, ein Lenksystem zur Einstellung der Radeinschlagwinkel des linken und des rechten Vorderrades, eine Fahrzeughinterachse mit einem linken Fahrzeughinterrad und einem rechten Fahrzeughinterrad, eine elektromechanischen Antriebseinrichtung zum Antrieb der Räder wenigstens einer der Fahrzeugachsen derart, dass an jener Achse aktiv unterschiedliche Radantriebsmomente einstellbar sind, und eine Steuereinrichtung zur Einstellung der Radantriebsmomente umfasst, bei welchem über die Steuereinrichtung an den angetriebenen Rädern bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten Raddrehungsdifferenzen herbeiführt werden die dazu führen, dass das Fahrzeug sich um einen Drehpol dreht, dessen Abstand vom räumlichen Zentrum des Fahrzeugs kleiner ist als der durch die Radlenkung bestimmte Wendekreis.
Über die Steuereinrichtung werden an den angetriebenen Rädern bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten Raddrehungsdifferenzen herbeiführt die größer sind als die Raddrehungsdifferenzen gemäß der geometrischen Beziehung nach Ackermann.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Unterstützung von Fahrmaneuvern die unter Einlegung des Rückwärtsganges durchgeführt werden. Die erfindungsgemäße Spezialfunktion kann hierbei in Verbindung mit dem Lenksystem steuerungstechnisch vorteilhaft umgesetzt werden, so dass auf weitere Schalt- oder Lenkorgane verzichtet werden kann. So kann beispielsweise bei Erreichen maximaler Lenkradeinschläge ein Sonderbetriebsmodus ausgelöst werden, der zu der erfindungsgemäßen Zwangsantriebssteuerung der angetriebenen Räder führt. Das Lenksystem kann so ausgelegt sein, dass bei Erreichen des maximalen Radeinschlages die erfindungsgemäße Funktion nach Maßgabe des am Lenkrad anliegenden Momentes eingestellt wird und zwar derart, dass je größer das Moment ist umso kleiner der Wendekreis, also der Zwangsdrehungsbeitrag erhöht wird. Bei Erreichen eines bestimmten Lenkmomentes wird dann ein Schwenkmodus herbeigeführt, bei welchem sich das Schwenkzentrum z.B. in der Mitte der Fahrzeughinterachse befindet.
Die erfindungsgemäße Spezialfunktion kann auch für Vorwärts-Rangiermaneuver bereitgestellt werden, z.B. wenn zunächst bei Fahrzeugstillstand und bei Erreichen einer maximalen Lenkradeinschlagstellung das Lenkmoment weiter erhöht wird. Wird in einem derartigen Zustand bei „in Endstellung erhöhtem Lenkmoment“, leicht „Gas gegeben“, so schwenkt das Fahrzeug um ein Drehzentrum oder einen Drehpolbereich dessen Abstand zum räumlichen Zentrum des Fahrzeuges deutlich kleiner ist als der lenkgeometrische Wendekreis des Fahrzeuges.
Die vorangehend beschriebene Funktionscharakteristik wird nachfolgend in Verbindung mit 4 weiter erläutert. So kann das Lenksystem eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges so ausgebildet sein, dass dieses eine aktive Lenkrad-Rückstellfunktion in eine „0-Position“, d.h eine zur Geradeausfahrt führende Position bietet. Die hierbei wirksamen Rückstellmomente sind als Betrag MR in dem Diagramm gezeigt. Diese Rückstellmomente nehmen mit wachsendem Lenkradeinschlag δ weiter zu. Bei Erreichen der maximalen Lenkradeinschlagwinkel WLM, WRM ergeben sich die Wendekreisradien R. Werden die Lenkmomente M´ weiter erhöht, so wird der Wendekreisradius R wie durch die Funktionsskizzen SL, SL angedeutet auf den Wert r gemäß der hier gezeigten Funktion vermindert indem durch Zwangsantrieb der Fahrzeugräder ein Schwenken des Fahrzeuges herbeigeführt wird, wenn der Fahrer das Gaspedal entsprechend betätigt. Die erfindungsgemäße Spezialfunktion zur Minimierung des Wendekreises wird damit erreicht indem das Lenkrad bis zu einer Anschlagstellung geführt wird und dann das Moment weiter erhöht und das Gaspedal betätigt wird. Bei eingelegtem Vorwärtsgang schwenkt das Fahrzeug dann um das Zentrum Z gemäß dem Pfeilsymbol P2. Bei eingelegtem Rückwärtsgang entgegen diesen Drehrichtungen.
Das System kann um eine Sonderfunktion erweitert werden die darin besteht, dass bei gleichzeitiger Betätigung der Bremse, oder einer anderweitigen fahrerseitigen Selektion ein Schwenken um Drehzentren Z´ im Bereich der Fahrzeugfront erfolgt. So kann beispielsweise dann wenn das entsprechende Hinterrad noch zu weit vom Randstein entfernt ist hier eine weitere Zwangspositionierung des Fahrzeuges erfolgen.
Das System kann mit verschiedenen Sicherheitsfunktionen ausgestattet sein, die beispielsweise für den speziellen Zwangsantrieb keine Geschwindigkeiten von mehr als 5 km/h zulassen, sowie eine im wesentlichen horizontale Fahrbahn erfordern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4134240 C2 [0003]

Claims

Elektromechanisch angetriebenes Fahrzeug mit: – einer Fahrzeugvorderachse (FA) mit einem linken Fahrzeugvorderrad (FWL) und einem rechten Fahrzeugvorderrad (FWR), – einem Lenksystem (1) zur Festlegung der Radeinschlagwinkel (δi, δa), des linken und des rechten Vorderrades (FWL, FWR), – einer Fahrzeughinterachse (RA) mit einem linken Fahrzeughinterrad (RWL) und einem rechten Fahrzeughinterrad (RWR), – einer elektromechanischen Antriebseinrichtung (D1, D2, D3, D4) zum Antrieb der Räder (FWL, FWR, RWR, RWL) wenigstens einer der Fahrzeugachsen (FA, RA) derart, dass an jener Achse (FA, RA) für das linke und rechte Fahrzeugrad aktiv unterschiedliche Radmomente oder Raddrehungen einstellbar sind, und – einer Steuereinrichtung (2) zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung (D1, D2, D3, D4), – wobei die Steuereinrichtung (2) derart ausgebildet ist, dass diese einen Maneuvriermodus bereitstellt, in welchem die Steuereinrichtung (2) bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit und Erfüllung eines Steuerkriteriums an den angetriebenen Rädern einer Achse (FA, RA), Raddrehungen herbeiführt, die ein Schwenken des Fahrzeugs unter Erzwingung von transversalem Radschlupf bewirken.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Raddrehungsdifferenzen ein Schwenken um ein vom Lenkzentrum (M) versetztes Schwenkzentrum (Z) erzwingen.
Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Raddrehungsdifferenzen bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit größer sind als die Raddrehungsdifferenzen gemäß der geometrischen Beziehung nach Ackermann.
Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Raddrehungsdifferenzen unter Erzwingung von Umfangs- und Seitenschlupf herbeigeführt werden
Fahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug zumindest an einer Achse mit Radeinzelmotoren (D1, D2, D3, D4) ausgestattet ist.
Fahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mit einem Differential ausgestattet ist, das eine Einstellung unterschiedlicher Radantriebsmomente ermöglicht
Fahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugvorderachse (FA) als angetriebene Fahrzeugachse ausgebildet ist.
Fahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeughinterachse (RA) als angetriebene Fahrzeugachse ausgebildet ist.
Fahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Raddrehung über hinsichtlich der Raddrehung indikative Signalgeber erfasst wird.
Verfahren zur Abstimmung der Raddrehung bei einem Elektrofahrzeug das eine Fahrzeugvorderachse mit einem linken Fahrzeugvorderrad und einem rechten Fahrzeugvorderrad, ein Lenksystem zur Einstellung der Radeinschlagwinkel des linken und des rechten Vorderrades, eine Fahrzeughinterachse mit einem linken Fahrzeughinterrad und einem rechten Fahrzeughinterrad, und eine elektromechanische Antriebseinrichtung zum Antrieb der Räder wenigstens einer der Fahrzeugachsen umfasst, bei welchem – bei Erfüllung eines Lenkwinkelkriteriums und – bei Erfüllung eines Fahrgeschwindigkeitskriteriums – an der angetriebenen Achse aktiv derart unterschiedliche Radantriebsmomente eingestellt werden, dass das Fahrzeug unter transversalem Radschlupf um einen Schwenkpolbereich schwenkt dessen Abstand vom räumlichen Zentrum des Fahrzeuges kleiner ist als der durch den Radeinschlag definierte Wendekreishalbmesser.