DE102017213199A1 - Einstellvorrichtung für ein elektrisch betriebenes Nutzfahrzeug und Verfahren zum Betreiben desselben - Google Patents

Einstellvorrichtung für ein elektrisch betriebenes Nutzfahrzeug und Verfahren zum Betreiben desselben Download PDF

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Péter Csontos
Dénes Ványi
Melinda Hajós
Richard Budafoki
Zoltán Nogradi
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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einstellvorrichtung für ein elektrisch betriebenes Nutzfahrzeug (1) und auf ein Verfahren zum Betreiben desselben. Das Nutzfahrzeug hat eine Vorderachse (2); mindestens zwei Hinterachsen (3); eine Einstellvorrichtung, die ein Niveau zumindest einer der Hinterachsen (3) von der Fahrbahn (4) einstellt; mindestens einen Elektromotor zum Antreiben der Hinterachsen (3); und eine Batterie (5), die den Elektromotor mit Strom versorgt. In einem Rekuperationsbetrieb, in dem der Elektromotor als Generator arbeitet und von den Hinterachsen (3) angetrieben wird, um die Batterie (5) aufzuladen, stellt die Einstellvorrichtung das Niveau und eine Last der einstellbaren Hinterachse (3) so ein, dass die Rekuperation optimiert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einstellvorrichtung für ein elektrisch betriebenes Nutzfahrzeug und auf ein Verfahren zum Betreiben desselben. Das elektrisch betriebene Nutzfahrzeug hat eine Vorderachse; mindestens zwei Hinterachsen; mindestens einen Elektromotor zum Antreiben der Hinterachsen; und eine Batterie, die den Elektromotor mit Strom versorgt; wobei die Einstellvorrichtung dazu angepasst ist, ein Niveau zumindest einer der Hinterachsen von der Fahrbahn einzustellen.
  • 2 zeigt ein derartiges Nutzfahrzeug aus dem Stand der Technik mit einer Vorderachse 2 und zwei paarweise angeordneten Hinterachsen 3. Zwischen den Hinterachsen 3 ist eine Lastverteilung möglich. Üblicherweise werden drei Arten an Lastverteilungen angewendet. Die erste Lastverteilungsart verwendet eine feste Lastverteilung, so dass zum Beispiel eine der Hinterachsen 3 stets eine angetriebene Achse ist, während die andere Hinterachse 3 stets eine geschleppte Achse ist. Die zweite Lastverteilungsart ist variabel, wobei jene Achse als Antriebsachse dient, auf der die größere Last aufliegt. Die dritte Lastverteilungsart ist temporär variabel, wobei eine Achse in einer bestimmten Zeitperiode überlastet wird, um die Traktion zu unterstützen. In der 2 sind die unterschiedlichen Lasten durch unterschiedlich lange Pfeile angegeben.
  • Die Lastverteilung erfolgt durch ein Niveauregulierungssystem, welches ein Niveau einer der Hinterachsen zur Fahrbahn einstellt. Das Niveau und die Last sind verschiedene Parameter. Das Niveau kann kontinuierlich so eingestellt werden, dass die Last auf beiden Hinterachsen 3 über einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen gleich ist. Das Niveauregulierungssystem legt die aufliegende Last gemäß bestimmten Parametern oder einer EoL-Einstellung (End-of-Line) fest. Die aufliegende Last wird solange beibehalten, bis der Fahrer oder ein ASR-System (Anti-Schlupf-Regelung) diese ändert, zum Beispiel zum Unterstützen der Traktion. Das Niveauregulierungssystem kann die auf die jeweilige Hinterachse aufliegende Last jeweils zwischen 0% und 100% der Gesamtlast einstellen.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Niveauregulierung der Hinterachsen bei einem elektrisch betriebenen Nutzfahrzeug zu implementieren. Diese Aufgabe wird durch die Einstellvorrichtung für ein elektrisch betriebenes Nutzfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch das Verfahren zum Betreiben des elektrisch betriebenen Nutzfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Die Einstellvorrichtung ist gemäß der vorliegenden Erfindung dazu angepasst, einen Rekuperationsbetrieb zu erkennen, in dem der Elektromotor als Generator arbeitet und von den beiden Hinterachsen angetrieben wird, um die Batterie aufzuladen, und das Niveau und eine Last der zumindest einen einstellbaren Hinterachse so einzustellen, dass die Rekuperation optimiert ist. In vorteilhafter Weise werden an beiden Hinterachsen ausreichende Rollwiderstände der Reifen so eingestellt, dass die Rekuperation mit beiden Hinterachsen optimiert wird. Vorzugsweise kann auf beide Hinterachsen im Wesentlichen jeweils die gleiche Last aufliegen. Die vorliegende Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn das Nutzfahrzeug mehrere kleinere Elektromotoren aufweist, die jeweils an einer Achse angebracht sind. Durch die vorliegende Erfindung können alle Elektromotoren optimal an der Rekuperation beteiligt werden.
  • Vorzugsweise hat die Einstellvorrichtung des Weiteren einen Gefällesensor, und sie ist dazu angepasst, den Rekuperationsbetrieb zu erkennen, wenn der Gefällesensor eine Abwärtsfahrt des Nutzfahrzeugs erfasst. Weiter bevorzugt ist die Einstellvorrichtung dazu angepasst, den Rekuperationsbetrieb zu erkennen, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind: a) ein vom Gefällesensor erfasstes Gefälle der Fahrbahn ist gleich oder größer als ein erster vorbestimmter Wert; b) ein Beschleunigungspedal des Nutzfahrzeugs ist nicht betätigt; und c) die Bedingungen a) und b) dauern eine vorbestimmte Zeit oder länger an. Damit wird der Rekuperationsbetrieb in vorteilhafter Weise zuverlässig erkannt. Darüber hinaus wird ein überflüssiges Umschalten durch die Einstellvorrichtung vermieden, insbesondere an kurzen Gefällestrecken.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Betreiben eines elektrisch betriebenen Nutzfahrzeugs, das eine Vorderachse, mindestens zwei Hinterachsen, eine Einstellvorrichtung, die ein Niveau zumindest einer der Hinterachsen von der Fahrbahn einstellt, mindestens einen Elektromotor zum Antreiben der Hinterachsen, und eine Batterie aufweist, die den Elektromotor mit Strom versorgt, Im erfindungsgemäßen Verfahren wird das Niveau der zumindest einen einstellbaren Hinterachse derart eingestellt, dass ein Rekuperationsbetrieb optimiert wird, in dem der Elektromotor als Generator arbeitet und von den Hinterachsen angetrieben wird, um die Batterie aufzuladen. In vorteilhafter Weise werden an beiden Hinterachsen ausreichende Rollwiderstände der Reifen eingestellt, so dass die Rekuperation mit beiden Hinterachsen optimiert wird. Vorzugsweise liegt auf beide Hinterachsen im Wesentlichen jeweils die gleiche Last auf.
  • Vorzugsweise sind die Hinterachsen luftgefederte Achsen, und die auf die Hinterachsen aufliegenden Lasten werden durch einen Drucksensor erfasst, der einen Druck in einem Luftfederbalg der Hinterachsen erfasst. Die erfassten Drücke werden zu der Einstellvorrichtung rückgeführt. Damit werden die Lasten auf die Hinterachsen mit geringem Aufwand genau eingestellt.
  • Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es zeigen:
    • 1 ein Nutzfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben des Nutzfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
    • 2 ein Nutzfahrzeug aus dem Stand der Technik
  • Die 1 zeigt in drei zeitlich aufeinanderfolgenden Ansichten ein Nutzfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben des Nutzfahrzeugs 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Das elektrisch betriebene Nutzfahrzeug 1 hat eine Vorderachse 2; zwei Hinterachsen 3; eine Einstellvorrichtung (nicht gezeigt), die ein Niveau zumindest einer der Hinterachsen 3 (zum Beispiel der hinteren Hinterachse 3) von der Fahrbahn 4 einstellt; Elektromotoren zum Antreiben der Hinterachsen 3; und eine Batterie 5, die die Elektromotoren mit Strom versorgt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Elektromotoren vorgesehen, die jeweils an den Achsen 2, 3 angebracht sind. Die beiden Hinterachsen 3 sind paarweise angeordnet, so dass im Wesentlichen die gleiche Last auf ihnen aufliegt, wenn sie auf dasselbe Niveau von der Fahrbahn 4 eingestellt sind.
  • Die linke Ansicht der 1 zeigt einen normalen Betrieb auf einer ebenen Fahrbahn 4. In diesem Fall dient eine der beiden Hinterachsen 3, vorliegend die vordere Hinterachse 3, als Hauptantriebsachse. Die andere Hinterachse 3, vorliegend die hintere Hinterachse 3, dient als Nebenantriebsachse. Diese Konfiguration wird durch die Einstellvorrichtung (nicht gezeigt) bewirkt, indem das Niveau der hinteren Hinterachse 3 von der Fahrbahn 4 im Vergleich mit dem Niveau der vorderen Hinterachse 3 von der Fahrbahn 4 höher ist. Wenn die hintere Hinterachse 3 vollständig von der Fahrbahn 4 angehoben ist, dient sie als Leerachse. In den Ansichten der 1 sind die unterschiedlichen Lasten jeweils durch unterschiedlich lange Pfeile angegeben.
  • Die mittlere Ansicht der 1 zeigt einen Rekuperationsbetrieb auf einem Gefälle. Im Rekuperationsbetrieb arbeitet der Elektromotor als Generator und wird von den Hinterachsen 3 angetrieben, um die Batterie 5 aufzuladen. Dabei stellt die Einstellvorrichtung das Niveau und die Last der einstellbaren Hinterachse 3 so ein, dass die Rekuperation optimiert wird. Zum Beispiel kann die Last jener Hinterachse 3, die bislang schwächer belastet war, vergrößert werden, wodurch gleichzeitig die Last jener Hinterachse 3, die bislang stärker belastet war, verkleinert wird. Damit wird durch die Einstellvorrichtung ein Lastverhältnis der Hinterachsen 3 so eingestellt, dass die Rekuperation optimiert ist. Vorzugsweise kann die Einstellvorrichtung das Niveau und die Last der einstellbaren Hinterachse 3 so einstellen, dass auf beide Hinterachsen 3 im Wesentlichen jeweils die gleiche Last aufliegt. Dadurch wirken auf beide Hinterachsen 3 im Wesentlichen die gleichen Rollwiderstände der Reifen, so dass nicht nur eine Hinterachse 3, sondern beide Hinterachsen 3 die Rekuperation unterstützen. Die vorliegende Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn das Nutzfahrzeug 1 mehrere kleinere Elektromotoren aufweist, die jeweils an einer Achse angebracht sind. Durch die vorliegende Erfindung können alle Elektromotoren optimal an der Rekuperation beteiligt werden.
  • Die rechte Ansicht der 1 zeigt wieder den normalen Betrieb auf einer ebenen Fahrbahn 4 nach dem Rekuperationsbetrieb auf dem Gefälle. Hierbei stellt die Einstellvorrichtung das Niveau der einstellbaren Hinterachse 3 derart ein, dass auf beiden Hinterachsen 3 unterschiedliche Lasten aufliegen. In diesem Fall kann eine der beiden Hinterachsen 3, vorliegend wieder die vordere Hinterachse 3, als Hauptantriebsachse dienen. Die andere Hinterachse 3, vorliegend wieder die hintere Hinterachse 3, kann als Nebenantriebsachse bzw. als Leerachse dienen.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Einstellvorrichtung den Rekuperationsbetrieb erkennen, wenn ein Gefällesensor (nicht gezeigt) eine Abwärtsfahrt des Nutzfahrzeugs 1 wie in der mittleren Ansicht der 1 erfasst. Insbesondere kann die Einstellvorrichtung den Rekuperationsbetrieb erkennen, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind: a) ein vom Gefällesensor erfasstes Gefälle der Fahrbahn 4 ist gleich oder größer als ein erster vorbestimmter Wert; b) ein Beschleunigungspedal (nicht gezeigt) des Nutzfahrzeugs 1 ist nicht betätigt; und c) die Bedingungen a) und b) dauern eine vorbestimmte Zeit oder länger an. Damit wird der Rekuperationsbetrieb in vorteilhafter Weise zuverlässig erkannt. Darüber hinaus wird ein überflüssiges Umschalten durch die Einstellvorrichtung vermieden, insbesondere an kurzen Gefällstrecken.
  • Die Einstellvorrichtung kann alternativ den Rekuperationsbetrieb passiv erkennen, indem sie von einer externen Vorrichtung ein Rekuperationssignal aufnimmt. Die externe Vorrichtung führt dann eine aktive Erkennung des Rekuperationsbetriebs durch.
  • Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel können die Hinterachsen 3 des Nutzfahrzeugs 1 luftgefederte Achsen sein. Die auf die Hinterachsen 3 aufliegenden Lasten können durch einen Drucksensor (nicht gezeigt) erfasst werden, der einen Druck in einem Luftfederbalg (nicht gezeigt) der Hinterachsen 3 erfasst, wobei die erfassten Drücke zu der Einstellvorrichtung rückgeführt werden. Damit werden die Lasten auf die Hinterachsen 3 mit geringem Aufwand genau eingestellt bzw. geregelt.
  • Die Einstellvorrichtung ist für elektrisch betriebene Nutzfahrzeuge, die vollelektrisch betrieben werden, und für Hybridfahrzeuge geeignet, die neben einem Elektromotor über einen anderen Antrieb wie zum Beispiel einen Verbrennungsmotor verfügen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Elektrisch betriebenes Nutzfahrzeug
    2
    Vorderachse
    3
    Hinterachse
    4
    Fahrbahn
    5
    Batterie

Claims (10)

  1. Einstellvorrichtung für ein elektrisch betriebenes Nutzfahrzeug (1), das eine Vorderachse (2); mindestens zwei Hinterachsen (3); mindestens einen Elektromotor zum Antreiben der Hinterachsen (3); und eine Batterie (5) aufweist, die den Elektromotor mit Strom versorgt; wobei die Einstellvorrichtung dazu angepasst ist, ein Niveau zumindest einer der Hinterachsen (3) von der Fahrbahn (4) einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung dazu angepasst ist, einen Rekuperationsbetrieb zu erkennen, in dem der Elektromotor als Generator arbeitet und von den beiden Hinterachsen (3) angetrieben wird, um die Batterie (5) aufzuladen; und die Einstellvorrichtung dazu angepasst ist, im erkannten Rekuperationsbetrieb das Niveau und eine Last der zumindest einen einstellbaren Hinterachse (3) so einzustellen, dass die Rekuperation optimiert ist.
  2. Einstellvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Einstellvorrichtung dazu angepasst ist, im erkannten Rekuperationsbetrieb das Niveau der zumindest einen einstellbaren Hinterachse (3) so einzustellen, dass auf beide Hinterachsen (3) im Wesentlichen jeweils die gleiche Last aufliegt.
  3. Einstellvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, des Weiteren mit einem Gefällesensor, wobei die Einstellvorrichtung dazu angepasst ist, den Rekuperationsbetrieb zu erkennen, wenn der Gefällesensor eine Abwärtsfahrt des Nutzfahrzeugs (1) erfasst.
  4. Einstellvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Einstellvorrichtung dazu angepasst ist, den Rekuperationsbetrieb zu erkennen, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind: a) ein vom Gefällesensor erfasstes Gefälle der Fahrbahn (4) ist gleich oder größer als ein erster vorbestimmter Wert; b) ein Beschleunigungspedal des Nutzfahrzeugs (1) ist nicht betätigt; und c) die Bedingungen a) und b) dauern eine vorbestimmte Zeit oder länger an.
  5. Verfahren zum Betreiben eines elektrisch betriebenes Nutzfahrzeugs (1), das eine Vorderachse (2), mindestens zwei Hinterachsen (3), eine Einstellvorrichtung, die ein Niveau zumindest einer der Hinterachsen (3) von der Fahrbahn (4) einstellt, mindestens einen Elektromotor zum Antreiben der Hinterachsen (3), und eine Batterie (5) aufweist, die den Elektromotor mit Strom versorgt, gekennzeichnet durch Einstellen des Niveaus und einer Last der zumindest einen einstellbaren Hinterachse (3) derart, dass ein Rekuperationsbetrieb optimiert wird, in dem der Elektromotor als Generator arbeitet und von den beiden Hinterachsen (3) angetrieben wird, um die Batterie (5) aufzuladen.
  6. Verfahren zum Betreiben eines elektrisch betriebenen Nutzfahrzeugs (1) gemäß Anspruch 5, wobei das Niveau der einstellbaren Hinterachse (3) derart eingestellt wird, dass auf beide Hinterachsen (3) im Wesentlichen jeweils die gleiche Last aufliegt.
  7. Verfahren zum Betreiben eines elektrisch betriebenen Nutzfahrzeugs (1) gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei nach Beenden des Rekuperationsbetriebs das Niveau der einstellbaren Hinterachse (3) derart eingestellt wird, dass auf beiden Hinterachsen (3) unterschiedliche Lasten aufliegen.
  8. Verfahren zum Betreiben eines elektrisch betriebenen Nutzfahrzeugs (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Hinterachsen (3) des Nutzfahrzeugs (1) luftgefederte Achsen sind und die auf die Hinterachsen (3) aufliegenden Lasten jeweils durch einen Drucksensor erfasst werden, der einen Druck in einem Luftfederbalg der Hinterachsen (3) erfasst, wobei die erfassten Drücke zu der Einstellvorrichtung rückgeführt werden.
  9. Verfahren zum Betreiben eines elektrisch betriebenen Nutzfahrzeugs (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die beiden Hinterachsen (3) paarweise angeordnet sind.
  10. Elektrisch betriebenes Nutzfahrzeug (1) mit einer Einstellvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.
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