DE102016220905A1 - Device and method for controlling the driving operation of a vehicle with a trailer - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (1) zur Regelung des Fahrbetriebs eines Fahrzeuges (2) mit einem Anhänger (4), wobei sowohl das Fahrzeug (2) als auch der Anhänger (4) jeweils ein separates Antriebsaggregat (23, 42) hat, umfassend zumindest mindestens eine Synchronisationseinheit (27), die eine abgestimmte Regelung zumindest einer Drehzahl oder eines Drehmoments bezüglich Fahrzeug (2) und Anhänger (4) einstellt, und mindestens eine Relativ-Zugkraft-Analyseeinheit (18), eingerichtet die im Fahrbetrieb auftretende aktuelle Zugkraftdifferenz an Fahrzeug (2) und Anhänger (4) zu ermitteln und in die Synchronisationseinheit (27) einzugreifen. Weiter wird ein Verfahren zur Regelung des Fahrbetriebs eines Fahrzeuges (2) mit einem Anhänger (4) vorgeschlagen, wobei sowohl das Fahrzeug (2) als auch der Anhänger (4) jeweils ein separates Antriebsaggregat (23, 42) hat, und ein synchronisierter Betrieb der beiden Antriebsaggregate (23, 42) bei Fahrzeug (2) und Anhänger (4) in Abhängigkeit einer aktuellen Zugkraftdifferenz zwischen Fahrzeug (2) und Anhänger (4) automatisch angepasst wird.Device (1) for controlling the driving operation of a vehicle (2) with a trailer (4), wherein both the vehicle (2) and the trailer (4) each have a separate drive unit (23, 42) comprising at least at least one synchronization unit (27), which adjusts a coordinated control of at least one rotational speed or torque with respect to the vehicle (2) and trailer (4), and at least one relative traction analysis unit (18) sets up the actual traction difference to vehicle (2) occurring during driving operation. and trailer (4) and to intervene in the synchronization unit (27). Further, a method for controlling the driving operation of a vehicle (2) with a trailer (4) is proposed, wherein both the vehicle (2) and the trailer (4) each have a separate drive unit (23, 42), and a synchronized operation the two drive units (23, 42) in the vehicle (2) and trailer (4) is automatically adjusted depending on a current difference in traction between the vehicle (2) and trailer (4).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung des Fahrbetriebs eines Fahrzeugs mit Anhänger, insbesondere einem Traktor, sowie ein hierfür geeignetes Betriebsverfahren. Als „Anhänger“ wird insbesondere auch ein Anbaugerät verstanden, welches über ein Knickgelenk oder ein Drehgelenk mit dem ziehenden Fahrzeug verbunden ist. Insbesondere findet die Erfindung Anwendung bei eine Fahrzeug nach Art eines Traktors, einer land- oder forstwirtschaftlichen Zugmaschine, einer mobilen Arbeitsmaschine, eines Lastkraftwagens oder dergleichen. Derartige Fahrzeuge werden insbesondere in der Landwirtschaft eingesetzt, zudem kann auch ein Einsatz im Minenbetrieb oder auf Baustellen stattfindet.The present invention relates to a device and a method for controlling the driving operation of a vehicle with a trailer, in particular a tractor, as well as a suitable operating method for this purpose. As "trailer" in particular, an attachment is understood, which is connected via an articulated joint or a rotary joint with the towing vehicle. In particular, the invention finds application in a vehicle in the manner of a tractor, a agricultural or forestry tractor, a mobile machine, a truck or the like. Such vehicles are used in particular in agriculture, also can also be used in mining operations or on construction sites.
Es ist ein Traktor bekannt, welcher über einen leistungsfähigen Generator verfügt, um elektrisch angetriebene Anbaugeräte oder Anhänger mit einer elektrischen Traktionsachse zu versorgen. Der Hauptnutzen derartiger Antriebsachsen im Anhänger ist ein Festfahren des Gespanns auf rutschigem Untergrund z. B. bei der Rübenernte zu verhindern. Falls die Traktionskraft der Zugmaschine deutlich geringer als die des Anhängers wird, so kann es zu einem unerwünschten und gefährlichen Einknicken des Gespanns bei Kurvenfahrt kommen. Hierbei wird das Heck der Zugmaschine vom Anhänger seitlich weggedrückt. Da die elektrische Achse besonders auf rutschigem Gelände eingesetzt wird, ist diese Gefahr besonders groß. Ein Beispiel hierfür wäre das Auffahren des Traktors auf eine rutschige feuchte Scholle oder Rampe, während der Anhänger noch auf trockenem griffigem Boden steht. Falls dann die Traktion des Traktors abbricht, so ist auch die Seitenführung der Reifen nicht mehr gegeben.There is known a tractor which has a powerful generator to provide electric powered implements or trailers with an electric traction axle. The main benefit of such drive axles in the trailer is a jamming of the team on slippery ground z. B. to prevent the turnip crop. If the traction force of the tractor is significantly lower than that of the trailer, it can lead to an undesirable and dangerous buckling of the team when cornering. Here, the rear of the tractor is pushed away from the trailer side. Since the electric axle is used especially on slippery terrain, this danger is particularly great. An example of this would be to drive the tractor on a slippery wet floe or ramp, while the trailer is still on dry grippy ground. If the traction of the tractor then breaks off, the lateral guidance of the tires is no longer possible.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die die genannten Nachteile lindern oder sogar vermeiden. Insbesondere soll auf konstruktiv einfache Weise der Betrieb eines Anhängers an einem Fahrzeug verbessert werden. Außerdem soll das Verfahren eine Regelung für einen Anhänger schaffen, die ein Festfahren und Einknicken des Gespanns aus Anhänger und Fahrzeug vermeidet.On this basis, it is an object of the present invention to provide a device and a method which alleviate or even avoid the disadvantages mentioned. In particular, the operation of a trailer on a vehicle is to be improved in a structurally simple manner. In addition, the method should provide a control for a trailer, which avoids a jamming and buckling of the trailer and vehicle team.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Vorrichtung und einem Verfahren gemäß den unabhängig formulierten Patentansprüchen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung anführen, die mit den Merkmalen aus den Patentansprüchen kombinierbar sind.These objects are achieved with a device and a method according to the independently formulated claims. Further embodiments of the invention are specified in the dependent formulated claims. It should be noted that the description, in particular in conjunction with the figures, further details and developments of the invention, which can be combined with the features of the claims.
Hierzu trägt eine Vorrichtung zur Regelung des Fahrbetriebs eines Fahrzeuges mit einem Anhänger bei, wobei sowohl das Fahrzeug als auch der Anhänger jeweils ein separates Antriebsaggregat hat und die Vorrichtung zumindest folgendes umfasst:
- - mindestens eine Synchronisationseinheit, die eine abgestimmte Regelung zumindest einer Drehzahl oder eines Drehmoments bezüglich Fahrzeug und Anhänger einstellt, und
- - mindestens eine Relativ-Zugkraft-Analyseeinheit, eingerichtet die im Fahrbetrieb auftretende aktuelle Zugkraftdifferenz an Fahrzeug und Anhänger zu ermitteln und in die Synchronisationseinheit einzugreifen.
- - At least one synchronization unit, which adjusts a coordinated control of at least one rotational speed or torque with respect to vehicle and trailer, and
- - At least one relative tensile force analysis unit, set up to detect the current traction difference occurring on the vehicle and trailer while driving and to intervene in the synchronization unit.
Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um eines der eingangs genannten Art, bevorzugt um eine Zugmaschine. Als Anhänger wird einer der eingangs genannten Art angesehen, insbesondere ein Starrdeichselanhänger oder ein ähnlicher Anhänger. Falls ein zusätzlicher Anhänger verwendet werden sollte, so muss dieser hinter dem angetriebenen Anhänger angekuppelt werden. Der Anhänger kann die Form eines Aufliegers auf dem Fahrzeug haben. Der Anhänger kann ein Ackerbearbeitungsgerät, einen Flüssigkeitstank, oder ähnliches umfassen. Der Anhänger bildet mit dem Fahrzeug ein Anhänger-Fahrzeug-Gespann.The vehicle is in particular one of the aforementioned type, preferably a tractor. As a trailer of the type mentioned is considered, in particular a rigid drawbar trailer or a similar trailer. If an additional trailer should be used, it must be coupled behind the driven trailer. The trailer may take the form of a semi-trailer on the vehicle. The trailer may include an agricultural implement, a liquid tank, or the like. The trailer forms with the vehicle a trailer-vehicle-team.
Das Fahrzeug hat ein Antriebsaggregat mit dem beispielsweise eine fahrerseitig vorgegebene Leistungsabgabe realisiert wird. Ebenso hat der Anhänger ein eigenes Antriebsaggregat, das insbesondere eine vom Fahrzeug vorgegebene Leistungsabgabe realisiert. Zu diesem Zweck ist eine Synchronisationseinheit vorgesehen, die eine abgestimmte Regelung zumindest einer Drehzahl oder eines Drehmoments bezüglich Fahrzeug und Anhänger einstellt. So kann vorgesehen sein, dass die fahrerseitig vorgegebene Leistungsabgabe gemäß einer vorgegebenen abgestimmten Regelung auf beide Antriebsaggregate aufgeteilt wird, beispielsweise in der Art, dass beide Antriebsaggregate jeweils einen festen oder variablen Anteil der gesamten fahrerseitig vorgegebene Leistungsabgabe realisieren. Es sei darauf hingewiesen, dass auch auf Drehzahl und/oder Drehmoment zurückzuführende Regelgrößen hierfür eingesetzt werden können, wie beispielsweise eine Geschwindigkeit, eine Zugkraft oder dergleichen.The vehicle has a drive unit with the example, a driver's side predetermined power output is realized. Likewise, the trailer has its own drive unit, which realizes in particular a predetermined by the vehicle power output. For this purpose, a synchronization unit is provided which adjusts a coordinated control of at least one rotational speed or torque with respect to the vehicle and the trailer. Thus, it can be provided that the driver-side predetermined power output is divided according to a predetermined tuned control on both drive units, for example, in such a way that both drive units each realize a fixed or variable portion of the entire driver side predetermined power output. It should be pointed out that control variables attributable to rotational speed and / or torque can also be used for this, such as, for example, a speed, a pulling force or the like.
Weiter umfasst die Vorrichtung eine Relativ-Zugkraft-Analyseeinheit, die eine im Fahrbetrieb auftretende aktuelle Zugkraftdifferenz zwischen Fahrzeug und Anhänger ermitteln und in die Synchronisationseinheit eingreifen kann. Die Relativ-Zugkraft-Analyseeinheit kann die (aktuelle) Relativ-Zugkraft messen, bestimmen und/oder berechnen. Die Ermittlung der aktuellen Zugkraftdifferenz ermöglicht eine Überwachung, inwieweit die vorgegebene Synchronisation der Antriebsaggregate tatsächlich realisiert ist. Wird eine konkrete Aufteilung der Leistungen gemäß der abgestimmten Regelung vorgegeben, ist eine (z. B. aus Experimenten bekannte) Zugkraft am Anhänger zu erwarten, die sich aus der eingestellten Leistungsabgabe des Fahrzeugs und der davon abhängig vorgegebenen Leistungsabgabe des Anhängers ergibt. Die Relativ-Zugkraft-Analyseeinheit ist eingerichtet, sensorisch und/oder rechnerisch die aktuelle Zugkraftdifferenz an Fahrzeug und Anhänger zu ermitteln. Die Relativ-Zugkraft-Analyseeinheit ist auch eingerichtet, elektronisch und/oder mechanisch auf die Synchronisationseinheit einzuwirken. Synchronisationseinheit und/oder Relativ-Zugkraft-Analyseeinheit können Teil einer Gespann-übergreifenden Regeleinheit sein.Furthermore, the device comprises a relative tensile force analysis unit, which can determine an occurring during driving current difference in traction between the vehicle and trailer and can intervene in the synchronization unit. The relative tensile force analysis unit may measure, determine and / or calculate the (actual) relative tensile force. The determination of the actual draft difference allows monitoring to what extent the given Synchronization of the drive units is actually realized. If a specific distribution of the services is specified in accordance with the coordinated regulation, a traction force on the trailer (known, for example, from experiments) is to be expected, which results from the adjusted power output of the vehicle and the power output of the trailer dependent thereon. The relative tractive force analysis unit is set up to determine the current difference in tractive force on the vehicle and trailer by means of sensors and / or calculations. The relative tensile force analysis unit is also set up to act electronically and / or mechanically on the synchronization unit. Synchronization unit and / or relative traction analysis unit may be part of a cross-team control unit.
Die mindestens eine Relativ-Zugkraft-Analyseeinheit kann einen Sensor zur Erfassung der aktuellen Zugkraft des Fahrzeugs am Anhänger umfassen. Bevorzugt ist, dass ein Kraftsensor, insbesondere ein Kraftmessbolzen, am Anhänger vorgesehen ist. Besonders bevorzugt ist, dass zwischen Fahrzeug und Anhänger eine (starre) Deichsel vorgesehen ist und dort mindestens ein Sensor zur Erfassung der aktuellen Zugkraft angebracht ist. Die mittels des Sensors ermittelten Daten werden von der Relativ-Zugkraft-Analyseeinheit verarbeitet und/oder an die Synchronisationseinheit zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet.The at least one relative traction analysis unit may comprise a sensor for detecting the current traction of the vehicle on the trailer. It is preferred that a force sensor, in particular a force measuring bolt, is provided on the trailer. It is particularly preferred that between the vehicle and trailer a (rigid) drawbar is provided and there is at least one sensor attached to detect the current tensile force. The data determined by the sensor are processed by the relative tensile force analysis unit and / or forwarded to the synchronization unit for further processing.
Die mindestens eine Relativ-Zugkraft-Analyseeinheit kann eine Recheneinheit umfassen, die eingerichtet ist, aus Betriebsparametern des Fahrzeugs und Betriebsparametern des Anhängers die aktuelle Zugkraft des Fahrzeugs am Anhänger zu bestimmen. Dabei können Sensoren oder Kennfelder zur Ermittlung der aktuellen Betriebsparameter der Antriebsaggregate einbezogen werden, um daraus auf die aktuelle Zugkraft des Fahrzeugs am Anhänger zu schließen. Folglich ist möglich, dass die Relativ-Zugkraft-Analyseeinheit auf Betriebsparameter zugreift, die von einer Gespann-übergreifenden Regeleinheit und/oder Sensoren der Antriebsaggregate generiert werden.The at least one relative tractive force analysis unit may comprise a computing unit which is set up to determine the current tractive force of the vehicle on the trailer from operating parameters of the vehicle and operating parameters of the trailer. In this case, sensors or maps for determining the current operating parameters of the drive units can be included in order to conclude from the current traction of the vehicle on the trailer. Consequently, it is possible for the relative tractive effort analysis unit to access operating parameters which are generated by a cross-tractor control unit and / or sensors of the drive units.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung umfasst das Antriebsaggregat des Anhängers einen elektrischen Achsantrieb, wie beispielsweise einen Elektromotor, und das Antriebsaggregat des Fahrzeugs eine Verbrennungskraftmaschine, wie beispielsweise einen Dieselmotor und/oder mit mindestens einem elektrischen Antrieb.According to a preferred embodiment of the device, the drive unit of the trailer comprises an electric axle drive, such as an electric motor, and the drive unit of the vehicle, an internal combustion engine, such as a diesel engine and / or at least one electric drive.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Vorrichtung umfasst das Antriebsaggregat des Anhängers einen hydraulischen Achsantrieb, welche z. B. vom Fahrzeug versorgt wird.According to another embodiment of the device, the drive unit of the trailer comprises a hydraulic axle drive, which z. B. is supplied by the vehicle.
Es kann vorteilhaft sein, eine Vorrichtung, bei der sowohl das Fahrzeug als auch der Anhänger jeweils ein separates Antriebsaggregat hat, mit mindestens einem Inertialsensor zur Erfassung der aktuellen Querbeschleunigung am Fahrzeug auszuführen. Es kann eine Querbeschleunigungs-Messeinheit vorgesehen sein, die mit dem mindestens einen Inertialsensor und einer Auswerteeinheit der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs zusammenwirkt. Die Querbeschleunigung-Messeinheit kann ermitteln, ob eine aktuell ermittelte Querbeschleunigung des Fahrzeugs mit einer erwarteten Querbeschleunigung gemäß der aktuellen Lenksituation des Fahrzeugs (in vorgegebenen Grenzen) übereinstimmt. Eine solche Situation kann eintreten, wenn z. B. das Fahrzeug gemäß der Lenkvorrichtung geradeaus fahren soll, sich tatsächlich aber seitlich bewegt, wie beispielsweise in Fällen, wenn der Anhänger das Fahrzeug selbst wegschiebt. Die Querbeschleunigungs-Messeinheit kann dazu eingerichtet sein, in eine Synchronisationseinheit einzugreifen, welche eine abgestimmte Regelung zumindest einer Drehzahl oder eines Drehmoments bezüglich Fahrzeug und Anhänger einstellt. Es wird hier vorgeschlagen, die Überwachung der Querbeschleunigung zusätzlich zur Relativ-Zugkraft vorzunehmen, dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Vielmehr kann dieser Aufbau bzw. die hierzu beschriebene Methode auch unabhängig von dem Konzept der Relativ-Zugkraft bei den hier beschriebenen Gespannen eingesetzt werden, um die eingangs genannten Probleme zumindest teilweise zu beseitigen.It may be advantageous to implement a device in which both the vehicle and the trailer each have a separate drive unit with at least one inertial sensor for detecting the current lateral acceleration on the vehicle. A transverse acceleration measuring unit may be provided which cooperates with the at least one inertial sensor and an evaluation unit of the steering device of the vehicle. The lateral acceleration measuring unit can determine whether a currently determined lateral acceleration of the vehicle coincides with an expected lateral acceleration according to the current steering situation of the vehicle (within predefined limits). Such a situation can occur if z. B. the vehicle according to the steering device should drive straight, but actually moves laterally, such as in cases when the trailer pushes the vehicle itself. The lateral acceleration measurement unit may be configured to intervene in a synchronization unit that adjusts a coordinated control of at least one of a rotational speed and a torque with respect to the vehicle and the trailer. It is proposed here to carry out the monitoring of the lateral acceleration in addition to the relative tensile force, but this is not absolutely necessary. Rather, this structure or the method described here can also be used independently of the concept of relative tensile force in the carriages described here in order to eliminate the problems mentioned at least partially.
Weitere Details der Vorrichtung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Erläuterung zu dem Verfahren. Insbesondere können die Erläuterungen zu dem Verfahren hier ergänzend herangezogen werden. Ebenso gilt, dass die vorstehenden Erläuterungen zur Vorrichtung die Beschreibung der Verfahren ergänzen können.Further details of the device will become apparent from the following explanation of the method. In particular, the explanations on the method can be used here in addition. Likewise, the foregoing explanations on the device may supplement the description of the methods.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Regelung des Fahrbetriebs eines Fahrzeuges mit einem Anhänger vorgeschlagen, wobei sowohl das Fahrzeug als auch der Anhänger jeweils ein separates Antriebsaggregat hat. Das Verfahren kann insbesondere mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- a) Einstellen einer vorgegebenen Regelstrategie über zumindest die Drehzahl oder das Drehmoment zum synchronisierten Betrieb der beiden Antriebsaggregate bei Fahrzeug und Anhänger;
- b) Überwachen einer aktuellen Zugkraftdifferenz zwischen Fahrzeug und Anhänger;
- c) Vergleichen der aktuellen Zugkraftdifferenz mit einem vorgegebenen Grenzwert;
- d) Automatisches Eingreifen in die Regelstrategie, wenn der Grenzwert erreicht wird.
- a) setting a predetermined control strategy on at least the speed or torque for synchronized operation of the two drive units in the vehicle and trailer;
- b) monitoring a current difference in tractive force between the vehicle and the trailer;
- c) comparing the current draft difference with a predetermined threshold;
- d) Automatic intervention in the control strategy when the limit is reached.
Die Bezeichnung der Schritte dient der Unterscheidung und späteren Bezugnahme und bedeutet nicht, dass diese zwingend in der angedeuteten Reihenfolge nacheinander ablaufen. Insbesondere können Schritte einander zeitlich überlagern, gleichzeitig eingeleitet und/oder unterschiedlich oft wiederholt werden. The designation of the steps is for the purpose of distinction and subsequent reference and does not mean that they necessarily run one after the other in the order indicated. In particular, steps may overlap one another in time, be initiated simultaneously and / or repeated differently.
In Schritt a) können z. B. einer Synchronisationseinheit (ggf. zeitlich versetzt bzw. bedarfsgerecht) grundsätzlich zwei Sollwerte, Zugkraft bzw. Drehmoment und Drehzahl, vorgegeben werden. Welcher Vorgabewert der zweckmäßige ist, hängt vom Gesamtsystem bzw. Ansteuerkonzept ab. Falls der Gaspedalwert einer Drehmoment- oder Zugkraftvorgabe für das Fahrzeug entspricht, kann dieser Wert oder ein Teil davon auch einfach einer Drehmomentregelvorrichtung als Sollwert vorgegeben werden. Alternativ kann auch die Geschwindigkeit der Fahrzeughinterachse einer Drehmomentregelvorrichtung als Sollwert vorgegeben werden. Dies würde im Prinzip einer starren Kupplung der elektrischen Achse (Anhängertriebachse) an den Traktor entsprechen.In step a) z. B. a synchronization unit (possibly offset in time or needs) basically two setpoints, tensile force or torque and speed, are specified. Which default value is the appropriate depends on the overall system or control concept. If the accelerator pedal value corresponds to a torque or tractive force specification for the vehicle, this value or a part thereof can also simply be specified as the nominal value to a torque control device. Alternatively, the speed of the vehicle rear axle of a torque control device can be specified as a setpoint. This would in principle correspond to a rigid coupling of the electric axle (trailer drive axle) to the tractor.
In Schritt b) wird insbesondere zumindest teilweise gleichzeitig oder sogar permanent die aktuelle Zugkraftdifferenz zwischen Fahrzeug und Anhänger überwacht. Dies kann sensorisch oder (rein) rechnerisch erfolgen. Hierzu kann die vom Fahrzeug auf den Anhänger ausgeübte Zugkraft ermittelt werden.In step b), in particular at least partially simultaneously or even permanently, the current difference in traction between the vehicle and the trailer is monitored. This can be done sensory or (purely) by calculation. For this purpose, the tensile force exerted by the vehicle on the trailer can be determined.
Das Ergebnis dieser Überwachung wird nun in Schritt c) mit einem (gespeicherten) festen oder z. B. leistungsabhängig variablen Grenzwert verglichen. Ist z. B. gemäß der vorgegebenen Regelstrategie die vom Fahrzeug auf den Anhänger ausgeübte Zugkraft stets größer als der vorgegebene Grenzwert, kann von einer aktuell korrekten Synchronisation beider Antriebsaggregate ausgegangen werden. Dann könnten die Schritte a) bis c) wiederholt werden.The result of this monitoring is now in step c) with a (stored) fixed or z. B. performance-dependent variable threshold. Is z. B. according to the predetermined control strategy, the force exerted by the vehicle on the trailer pulling force always greater than the predetermined limit, it can be assumed that a current correct synchronization of both drive units. Then steps a) to c) could be repeated.
Sollte als Ergebnis von Schritt c) jedoch ermittelt werden, dass die aktuelle Zugkraftdifferenz von Fahrzeug und Anhänger den Grenzwert erreicht, so kann daraus gefolgert werden, dass ein unerwünschter Fahrbetrieb des Gespanns vorliegt, wie beispielsweise eine übermäßige Schubkraft des Anhängers auf das Fahrzeug. Erreicht (bzw. überschreitet) demnach die aktuelle Zugkraftdifferenz den Grenzwert, so wird automatisch (und unverzüglich) in die Regelstrategie eingegriffen (Schritt d)). Das Eingreifen kann eine Anpassung der Regelstrategie umfassen, insbesondere der Art, nach der die (anteilige) Leistung des Anhängers (signifikant) reduziert oder gar abgeschaltet wird. Folglich kann dann bis zu einer Abbruchbedingung Schritt d) aufrechterhalten werden und/oder eine alternative Sonder-Regelstrategie eingeleitet werden. Danach könnte wieder mit Schritt a) begonnen werden.However, should it be determined as a result of step c) that the current vehicle and trailer pull difference is at the limit, it can be inferred that there is undesirable traction of the trailer, such as excessive trailer drag on the vehicle. If the current draft difference reaches (or exceeds) the limit value, the control strategy is intervened automatically (and immediately) (step d)). The intervention may include an adaptation of the control strategy, in particular the way in which the (proportionate) performance of the trailer is (significantly) reduced or even switched off. Consequently, step d) can then be maintained until an abort condition and / or an alternative special control strategy can be initiated. Thereafter, it would be possible to start again with step a).
Der vorgegebene Grenzwert kann ein Minimalwert sein. Bei Erreichen des Minimalwertes kann so in die Regelstrategie eingegriffen werden, dass die Antriebswirkung des Antriebsaggregates des Anhängers zumindest reduziert oder sogar abgeschaltet wird. Wird beispielsweise eine Zugkraft vom Fahrzeug am Anhänger betrachtet, so könnte als Grenzwert eine Minimal-Zugkraft sein. In diesem Fall könnte der Grenzwert einen positiven Wert oder gar die „0“ sein, denn sollte die Zugkraft negativ werden (Schubkraft), würde der Anhänger schieben und damit die gefährliche Situation des Wegdrückens des Fahrzeugs auftreten können. Es sind aber auch Vorrichtungen bzw. Fahrsituationen möglich, bei denen der Grenzwert negativ ist, also auch im Regelbetrieb eine (geringe) Schubkraft (ggf. sehr kurzzeitig) toleriert wird.The predetermined limit may be a minimum value. Upon reaching the minimum value can be intervened in the control strategy that the drive effect of the drive unit of the trailer is at least reduced or even turned off. If, for example, a tensile force is observed by the vehicle on the trailer, the limiting value could be a minimum traction force. In this case, the limit could be a positive value or even the "0", because the traction would be negative (thrust), the trailer would push and thus the dangerous situation of pushing away the vehicle can occur. But there are also devices or driving situations possible in which the limit is negative, so even in normal operation a (low) thrust (possibly very short) is tolerated.
Insbesondere im Rahmen von Schritt b) besteht die Möglichkeit, dass die Zugkraftdifferenz durch eine Messung der Zugkraft an einer Deichsel zwischen Fahrzeug und Anhänger gemessen und/oder aus Betriebsparametern des Antriebsaggregates des Fahrzeugs und aus Betriebsparametern des Antriebsaggregates des Anhängers ermittelt wird. Mögliche Lösungen zur Detektion und Verhinderung eines Einknickens sind demnach Zugkraftmessungen in der Anhängerdeichsel oder eine Modellierung der Fahrzeug- und Anhängerzugkraft. Bei der Zugkraftmessung in der Deichsel kann ein Kraftmessbolzen oder eine alternative Kraftmessung in der Deichsel integriert sein, welche die Zugkraft misst, die das Fahrzeug auf den Anhänger ausübt. Falls diese Zugkraft kleiner als ein Minimalwert wird, so kann das Moment der Anhängerachse limitiert werden, was ein Drehen bzw. Ausscheren des Gespanns sicher verhindert. Das Fahrzeug liefert dann ggf. nur die Geschwindigkeits- oder Zugkraftsollwerte und die Regelung auf dem Anhänger limitiert diese eben entsprechend der Zugkraftmessung.In particular, in the context of step b), there is the possibility that the traction difference is measured by measuring the tensile force on a drawbar between the vehicle and trailer and / or determined from operating parameters of the drive unit of the vehicle and operating parameters of the drive unit of the trailer. Possible solutions for detecting and preventing a buckling are accordingly tensile force measurements in the trailer drawbar or a modeling of the vehicle and trailer traction. When measuring the tension in the drawbar, a force measuring bolt or an alternative force measurement can be integrated in the drawbar, which measures the tensile force which the vehicle exerts on the trailer. If this tensile force is less than a minimum value, the moment of the trailer axle can be limited, which reliably prevents a turning or pushing apart of the trailer. If necessary, the vehicle will only deliver the speed or draft setpoints, and the control on the trailer will limit them according to the force measurement.
Die Zugkraftmessung kann alternativ oder kumulativ auch modelliert werden. Beispielsweise bei einer elektrisch angetriebenen Achse mit einer feldorientierten Regelung kann anhand der Elektromotorströme das Drehmoment am Motor und bei bekannter Übersetzung auch an der Achse berechnet werden. Eine Errechnung der Fahrzeugzugkraft kann bei einem hydrostatischen leistungsverzweigenden Getriebe aus dem Öldruck des abtriebsseitigen Hydrostaten berechnet werden. Dieser Druck wird für die Ansteuerung des Getriebes verwendet. Bei Fahrzeugen mit andere Getriebetypen kann das Fahrzeugmoment aus der von der Motorsteuerung berechneten Motorlast unter Abzug der Nebenverbraucherlasten und unter Berücksichtigung der Übersetzung berechnet werden. Die Zugkraft oder ein hierfür äquivalenter Wert kann als Differenz aus dem Traktionsmoment des Fahrzeugs und des Anhängers unter Berücksichtigung der Reifengröße ermittelt werden.The tensile force measurement can alternatively or cumulatively be modeled. For example, in an electrically driven axle with a field-oriented control can be calculated based on the electric motor currents, the torque on the engine and at a known ratio also on the axis. A calculation of the vehicle traction can be calculated in a hydrostatic power-split transmission from the oil pressure of the output side hydrostatic. This pressure is used to control the gearbox. For vehicles with other types of transmissions, the vehicle torque may be calculated from the engine load calculated by the engine management, subtracting the ancillary loads and taking into account the ratio. The tensile force or a value equivalent thereto can be determined as the difference between the traction torque of the vehicle and the trailer taking into account the tire size.
Es kann vorgesehen sein, dass der automatische Eingriff in die Regelstrategie aufgehoben wird, wenn der Grenzwert erneut erreicht oder ein externes Abbruchsignal vorgegeben wird. Wurde beispielsweise der Grenzwert zunächst erreicht oder unterschritten, als der Eingriff erfolgte, kann dieser Eingriff oder die damit eingeleitete Sonder-Regelstrategie aufgehoben werden, wenn der Grenzwert erneut erreicht oder überschritten wird. Dies kann demnach auch automatisch erfolgen. Es ist kumulativ oder alternativ möglich, dass (z. B. der Synchronisationseinheit) ein externes Abbruchsignal bereitgestellt wird, mit dem dann zwangsweise der Eingriff oder die damit eingeleitete Sonder-Regelstrategie aufgehoben wird. Dieses externe Abbruchsignal kann auch manuell, z. B. durch den Fahrer ausgelöst werden. Wenn beispielsweise das Fahrzeug feststeckt, kann so durch eine bewusste Entscheidung des Fahrers „ausnahmsweise“ eine vorgegebene Schubkraft des Anhängers zugelassen werden. It can be provided that the automatic intervention in the control strategy is canceled when the limit is reached again or an external stop signal is given. If, for example, the limit value was initially reached or undershot when the intervention took place, this intervention or the special control strategy initiated therewith can be canceled if the limit value is again reached or exceeded. This can therefore be done automatically. It is cumulatively or alternatively possible for an external termination signal to be provided (for example, the synchronization unit), with which the intervention or the special control strategy initiated therewith is then forcibly canceled. This external cancellation signal can also be manually, z. B. be triggered by the driver. For example, if the vehicle is stuck, so by a deliberate decision of the driver "exceptionally" a given thrust of the trailer are allowed.
Es können in diesem Zusammenhang gegebenenfalls auch andere Betriebsparameter des Fahrzeugs, des Anhängers und/oder des Gespanns herangezogen werden, um eine Überprüfung der aktuellen Fahrsituation durchzuführen und/oder einen geforderten Abbruch des Eingriffs bzw. der Sonder-Regelstrategie zu initiieren (z. B. Ermittlung der Geschwindigkeit über Grund, Ermittlung der Querbeschleunigung, Ermittlung der fahrerseitigen Leistungsanforderung an das Fahrzeug, etc.).In this context, other operating parameters of the vehicle, of the trailer and / or of the team may also be used in order to carry out a review of the current driving situation and / or to initiate a requested termination of the intervention or of the special control strategy (eg. Determining the speed over ground, determination of the lateral acceleration, determination of the driver-side power demand on the vehicle, etc.).
Die hier aufgezeigte Vorrichtung und/oder Methode zur Regelung des Antriebs eines Anhängers an einem Fahrzeug bietet insbesondere die folgenden Vorteile, dass ein gefährliches Wegdrücken des Zugfahrzeugs verhindert und ein unerwünschtes und gefährliches Einknicken des Gespanns bei Kurvenfahrt und/oder einem Schubvorgang vermieden wird. Hierzu trägt insbesondere das vorgestellte Regelungskonzept für eine elektrisch angetriebene Achse am Anhänger eines Anhänger-Traktor-Gespanns bei.The device and / or method shown here for controlling the drive of a trailer on a vehicle offers, in particular, the following advantages, which prevent dangerous pushing away of the towing vehicle and avoid unwanted and dangerous buckling of the vehicle when cornering and / or a pushing operation. In particular, the proposed control concept for an electrically driven axle on the trailer of a trailer-tractor combination contributes to this.
Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Dabei sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Darstellungen sind schematisch und nicht zur Veranschaulichung von Größenverhältnissen vorgesehen. Die mit Bezug auf einzelne Details einer Figur angeführten Erläuterungen sind extrahierbar und mit Sachverhalten aus anderen Figuren oder der vorstehenden Beschreibung frei kombinierbar, es sei denn, dass sich für einen Fachmann zwingend etwas anderes ergibt bzw. eine solche Kombination hier explizit untersagt wird. Es zeigen:
-
1 : schematisch eine Seitenansicht eines Traktors als Teil eines Anhänger-Traktor-Gespanns; -
2 : einen Regelkreis für ein Anhänger-Traktor-Gespann; -
3 : Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines Regelkreises für ein Gespann; -
4 : Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform eines Regelkreises für ein Gespann; und -
5 : Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform eines Regelkreises für ein Gespann.
-
1 Fig. 1 schematically shows a side view of a tractor as part of a trailer-tractor combination; -
2 : a loop for a trailer-tractor-trailer; -
3 : Block diagram of a first embodiment of a control circuit for a team; -
4 : Block diagram of a second embodiment of a control circuit for a team; and -
5 : Block diagram of a third embodiment of a control loop for a team.
Nach
In
Das Regelkonzept nach
Allerdings übernimmt die zusätzliche Kraftmessung mittels einer Relativ-Zugkraft-Analyseeinheit
Die Regelungskonzepte nach den
Das Regelungskonzept gemäß
Beim Einsatz von Inertialsensoren
Die Erfindung wurde am Beispiel eines Traktors und einem elektrischen Antriebsaggregat am Anhänger näher erläutert, ohne dass diese hierauf beschränkt sei.The invention has been explained in more detail on the example of a tractor and an electric drive unit on the trailer, without this being limited thereto.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Fahrzeugvehicle
- 33
- hydraulische Betätigungseinheithydraulic actuator
- 44
- Anhängerpendant
- 55
- Bodenground
- 66
- Fahrtrichtungdirection of travel
- 77
- Vorderradfront
- 88th
- Hinterradrear wheel
- 99
- Motorsteuerungmotor control
- 1010
- Getriebesteuerungtransmission control
- 1111
- datenleitende Verbindungdata-conducting connection
- 1212
- Fahrzeugsteuerungvehicle control
- 1313
- Steuergerätcontrol unit
- 1414
- Pumpepump
- 1515
- Regelventilcontrol valve
- 1616
- Deichselshaft
- 1717
- Kupplungclutch
- 1818
- Relativ-Zugkraft-AnalyseeinheitRelatively Traction analysis unit
- 1919
- Ladeflächeload area
- 2020
- Vorderradfront
- 2121
- Hinterradrear wheel
- 2222
- Achseaxis
- 2323
- Antriebsaggregat des AnhängersDrive unit of the trailer
- 2424
- Generatorgenerator
- 2525
- Wechselstrom-Gleichstrom-WandlerAC-DC converter
- 2626
- Gleichstrom-Wechselstrom-WandlerDC-AC converter
- 2727
- Synchronisationseinheitsynchronization unit
- 2828
- User-InterphaseUser Interphase
- 2929
- CAN-BusCAN bus
- 3030
- HMI EinrichtungHMI device
- 3131
- Leistungsmanagementperformance management
- 3232
- fahrzeugseitige Sollmomentlimitierungvehicle-side setpoint torque limitation
- 3333
- Aufteilungsschaltung (Drehmomentverteilung Fahrzeug-Anhänger)Distribution circuit (torque distribution vehicle trailer)
- 3434
- Messstelle der Fahrzeugachsdrehzahl bzw. FahrzeuggeschwindigkeitMeasuring point of the vehicle axle speed or vehicle speed
- 3535
- Geschwindigkeitsreglercruise control
- 3636
- SollmomentlimitierungTarget torque limit
- 3737
- Drehmomentreglertorque controller
- 3838
- Gespannteam
- 3939
- Sensorsensor
- 4040
- Recheneinheitcomputer unit
- 4141
- Soll-Ist-VergleichTarget-performance comparison
- 4242
- Antriebsaggregat des FahrzeugsDrive unit of the vehicle
- 4343
- Hubwerkhoist
- 4444
- DrehzahlmessgliedSpeed measuring element
- 4545
- Hinterachserear axle
- 4646
- Inertialsensorinertial sensor
Claims (12)
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-
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