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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Verfahren zum Ermitteln wenigstens eines eine Reibung zwischen einem auch als Fahrzeugrad bezeichneten Rad eines Kraftfahrzeugs und einem Boden beziehungsweise einer Fahrbahn charakterisierenden und auch als Reibwert bezeichneten Werts sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise kann eine Bestimmung oder eine Abschätzung eines Zustands des Bodens beziehungsweise der Fahrbahn qualitativ über optische Sensoren wie beispielsweise Kameras erfolgen. Hierdurch kann beispielsweise abgeschätzt oder bestimmt werden, ob der Boden beziehungsweise die Fahrbahn trocken, nass, verschmutzt und/oder vereist ist. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Nutzung von fahrzeugbasierten Sensoren, welche üblicherweise für Assistenzsysteme genutzt werden. Beispielsweise durch eine Reifendruckkontrolle, das heißt durch Ermitteln eines in einem Reifen eines Rads herrschenden Drucks und/oder durch Verwendung von ABS- und/oder ESP-Sensoren kann eine Reibung zwischen einem Fahrzeugrad und einem Boden ermittelt beziehungsweise abgeschätzt werden. Dabei wird der Schlupf eines angetriebenen Rads ermittelt und mit einer anliegenden Motorleistung in Bezug gebracht. Dabei kann dann quantitativ der Reibwert zwischen dem Boden und dem Reifen abgeleitet werden. Dieses Vorgehen ermöglicht eine Bestimmung des Reibkoeffizienten ±0,2 genau.
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Außerdem sind Verfahren zum Betreiben von Kraftfahrzeugen bekannt, bei welchen mehrere Räder des jeweiligen Kraftfahrzeugs mittels jeweiliger zugeordneter Radnabenmotoren angetrieben werden. Hierzu wird mittels des jeweiligen Radnabenmotors ein jeweiliges Antriebsdrehmoment auf das jeweilige, dem jeweiligen Radnabenmotor zugeordnete Rad ausgeübt, wodurch das Kraftfahrzeug angetrieben wird.
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Darüber hinaus offenbart die
DE 11 2012 001 290 T9 eine Fahrvorrichtung, mit einem an einem Fahrzeug montierten Luftreifen und mit einer Luftdruck-Einstellvorrichtung, die den Luftdruck des Luftreifens einstellt. Außerdem ist eine Luftdruck-Steuervorrichtung vorgesehen, die den Luftdruck erhöht, sodass er höher als ein empfohlener Reifendruck ist, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs nicht höher als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, sodass eine Reibung zwischen Rädern eines Kraftfahrzeugs und einem Boden besonders präzise ermittelt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine Reibung zwischen Rädern eines Kraftfahrzeugs und einem Boden besonders präzise ermittelt werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass mittels des jeweiligen Radnabenmotors während des Antreibens des jeweiligen, dem jeweiligen Radnabenmotor zugeordneten Rads gezielt aufeinanderfolgende, dem jeweiligen Antriebsdrehmoment überlagerte Drehmomentimpulse auf das jeweilige, dem jeweiligen Radnabenmotor zugeordnete Rad ausgeübt werden, wobei in Abhängigkeit von den jeweiligen, auf das jeweilige Rad ausgeübten Drehmomentimpulsen ein jeweiliger Wert für eine jeweilige Reibung zwischen dem jeweiligen Rad und einem Boden ermittelt wird. Beispielsweise werden jeweilige Drehzahlen und/oder Drehgeschwindigkeit der jeweiligen Räder mittels jeweiliger Sensoren erfasst, wobei es beispielsweise durch die gezielt bewirkten Drehmomentimpulse zu Änderungen der Drehzahlen bzw. Drehgeschwindigkeiten kommt. Diese Änderungen hängen von der Reibung ab, sodass anhand der Änderungen bzw. in Abhängigkeit von den erfassten Drehzahlen bzw. Drehgeschwindigkeiten die Reibung ermittelt werden kann. Die Drehmomentimpulse sind oder werden bewirkt durch Drehmomente, welche separat von bzw. zusätzlich zu den Antriebsdrehmomenten auf die Räder wirken. Die jeweiligen Werde fließen beispielsweise ein eine Antriebssteuerung ein. Insbesondere wir das Verfahren auf alle angetriebenen Räder des Kraftfahrzeugs angewendet. Der jeweilige Wert ist beispielsweise ein Reibwert, insbesondere ein oder der Reibkoeffizient, und charakterisiert somit die Reibung zwischen dem jeweiligen Rad und dem beispielsweise eine Fahrbahn für das Kraftfahrzeug bildenden Boden. Durch das Verfahren kann die Reibung besonders präzise ermittelt werden
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Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Einzeln elektrisch angetriebene oder antreibbare Räder mit direkter Kopplung eines zum elektrischen Antreiben des jeweiligen Rads vorgesehenen Antriebs wie beispielsweise des jeweiligen, insbesondere in eine Felge integrierten Radnabenmotors bieten gegenüber verbrennungsmotorisch angetriebenen Systemen mit einem oder mehreren zwischengeschalteten Getrieben den Vorteil einer zumindest nahezu unmittelbaren Kopplung zwischen Antrieb beziehungsweise elektrischer Maschine, einzelnem Rad beziehungsweise einzelnem Reifen des einzelnen Rads und Boden beziehungsweise Fahrbahn. Der Antrieb, mittels welchem das jeweilige Rad elektrisch angetrieben werden kann, ist ein Motor beziehungsweise Elektromotor. Mit anderen Worten ist der Antrieb eine elektrische Maschine insbesondere in Form des jeweiligen Radnabenmotors, mittels welcher das Rad elektrisch angetrieben werden kann. Durch diese zumindest nahezu unmittelbare Kopplung von Motor, Reifen und Fahrbahn kann eine Überwachung eines etwaigen Schlupfs zwischen dem Reifen und der Fahrbahn, welche beispielsweise durch den zuvor genannten Boden gebildet ist, nicht nur wie bislang üblich durch Erfassung von Daten in einem regulären Betrieb für eine angetriebene Achse erfolgen, insbesondere bei einer zumindest nahezu konstanten Fahrt, bei einer beschleunigten Fahrt oder bei einer verzögerten Fahrt. Die zuvor beschriebene Antriebskonfiguration umfassend einzeln elektrisch angetriebene Räder kann dazu verwendet werden, um kurze Drehmoment- und somit Beschleunigungsimpulse, die im Idealfall von etwaigen Passagieren des beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildeten Kraftfahrzeugs nicht wahrgenommen werden, auf das jeweilige Rad und somit auf eine Kontaktfläche zwischen dem Rad beziehungsweise dem Reifen und der Fahrbahn aufzubringen. Aufgrund der spezifischen Leistungscharakteristik der elektrischen Maschine, die zum Aufbringen des jeweiligen Drehmomentimpulses als ein Elektromotor betrieben wird, und des zumindest nahezu verzögerungsfreien Drehmomentimpulses können lokalisierte Messungen auf genau definierten Streckenabschnitten erfolgen. Durch kurz aufeinanderfolgende Variationen des jeweiligen Drehmomentimpulses beziehungsweise der Drehmomentimpulse kann die Messung besonders genau ausfallen, sodass beispielsweise der Reibkoeffizient zwischen dem Reifen und der Fahrbahn in einem besonders engen Toleranzband insbesondere für jedes antreibbare oder angetriebene Rad des Kraftfahrzeugs separat bestimmt werden kann. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Drehmomentimpulse sich hinsichtlich ihrer jeweiligen Werte voneinander unterscheiden. Die Erfindung ermöglicht somit eine besonders hohe Genauigkeit von Messungen, anhand derer der die Reibung charakterisierende Wert und somit die Reibung und beispielsweise eine Beschaffenheit der Fahrbahn gemessen werden.
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Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug ein vollständig autonom fahrendes Fahrzeug, das heißt ein vollautonomes Fahrzeug, wobei das Verfahren beispielsweise während einer vollständig autonomen beziehungsweise während einer vollautonomen Fahrt des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird. In Abhängigkeit von dem ermittelten Wert kann eine Fahr- beziehungsweise Reisegeschwindigkeit, mit welcher das Fahrzeug während der vollautonomen Fahrt gefahren wird, besonders sicher und robust ausgewählt werden. Mit anderen Worten ermöglicht das Verfahren eine besonders sichere und robuste Auswahl der Reisegeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Fahrbahnbeschaffenheit.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Perspektivansicht eines als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeugs, welches gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Perspektivansicht ein Kraftfahrzeug, welches vorliegend als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen 10, ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug (Personenkraftwagen 10) weist vorliegend genau vier Fahrzeugräder auf, welche einfach auch als Räder bezeichnet werden. Anhand der Fig. und anhand des Personenkraftwagens 10 wird im Folgenden ein Verfahren beschrieben, welches durchgeführt wird, während der Personenkraftwagen 10 in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Räder an einem Boden 12 abgestützt ist. Der Boden 12 bildet beispielsweise eine Fahrbahn für den Personenkraftwagen 10. Beispielsweise steht der Personenkraftwagen 10 während des Verfahrens auf der Fahrbahn, oder der Personenkraftwagen 10 fährt während des Verfahrens zum Betreiben des Kraftfahrzeugs 10 entlang der Fahrbahn und somit entlang des Bodens 12. Von den vier Fahrzeugrädern sind in der Fig. die in Fahrzeugquerrichtung rechten, mit 18 bezeichneten Fahrzeugräder erkennbar. Das jeweilige Fahrzeugrad 18 umfasst eine Felge 14 und einen auf die Felge 14 aufgezogenen Reifen 16, welcher den Boden 12 direkt berührt. Bei dem Verfahren wird beispielsweise mittels einer in der Fig. besonders schematisch dargestellten, elektronischen Recheneinrichtung 20 des Personenkraftwagens 10 wenigstens ein Wert ermittelt, insbesondere berechnet, wobei der Wert eine Reibung zwischen dem Boden 12 und wenigstens einem der Fahrzeugräder charakterisiert. Insbesondere ist der Wert ein Reibkoeffizient oder ein Reibwert des Reibkoeffizienten, sodass beispielsweise der Wert einen Reibkoeffizienten des Bodens 12 charakterisiert.
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Wie aus der Fig. am Beispiel eines der in der Fig. erkennbaren Fahrzeugräder 18 erkennbar ist, sind wenigstens zwei der vier Fahrzeugräder als antreibbare oder angetriebene Räder ausgebildet. Dem jeweiligen angetriebenen Rad ist eine jeweilige elektrische Maschine 22 zugeordnet, mittels welcher das jeweilige Rad, dem die elektrische Maschine 22 zugeordnet ist, elektrisch angetrieben werden kann. Dadurch kann der Personenkraftwagen 10, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden, sodass der Personenkraftwagen 10 vorzugsweise ein Elektrofahrzeug, insbesondere ein batterieelektrisches Fahrzeug, ist. Ferner ist das Kraftfahrzeug vorzugsweise ein vollständig autonom betreibbares beziehungsweise fahrbares Fahrzeug, wobei das Verfahren beispielsweise während einer vollautonomen Fahrt des Personenkraftwagens 10 durchgeführt wird. Die jeweilige elektrische Maschine 22 ist ein Radnabenmotor, mittels welchem das jeweilige, zugeordnete Rad 18 antreibbar ist bzw. angetrieben wird.
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Bei dem Verfahren werden die antreibbaren Räder 18 des Kraftfahrzeugs 10 mittels der jeweiligen zugeordneten Radnabenmotoren, insbesondere elektrisch, angetrieben, indem mittels des jeweiligen Radnabenmotors ein jeweiliges Antriebsdrehmoment auf das jeweilige, dem jeweiligen Radnabenmotor zugeordnete Rad 18 ausgeübt wird. Hierdurch wird das Kraftfahrzeug 10, insbesondere elektrisch, angetrieben.
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Um nun den Wert und somit die Reibung zwischen dem Boden 12 und dem jeweiligen Fahrzeugrad besonders präzise ermitteln zu können, ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass mittels der jeweiligen Radnabenmotoren während des Antreibens der jeweiligen, den jeweiligen Radnabenmotoren zugeordneten Räder 18 gezielt aufeinanderfolgende, den jeweiligen Antriebsdrehmomenten überlagerte Drehmomentimpulse auf die jeweiligen, den jeweiligen Radnabenmotoren zugeordneten Räder 18 ausgeübt werden, wobei in Abhängigkeit von den jeweiligen, auf die jeweiligen Räder 18 ausgeübten Drehmomentimpulsen ein jeweiliger Wert für die jeweilige Reibung zwischen dem jeweiligen Rad 18 und dem Boden 12 ermittelt wird.
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Als vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn eine Reise- oder Fahrgeschwindigkeit, mit welcher der Personenkraftwagen 10 während der vollautonomen Fahrt entlang der Fahrbahn gefahren wird, in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert beziehungsweise in Abhängigkeit von der ermittelten Reibung eingestellt wird. Dadurch kann eine besonders sichere, vollautonome Fahrt des Personenkraftwagens 10 gewährleistet werden. Insbesondere ist es denkbar, auf die beziehungsweise auf alle antreibbaren Räder des Personenkraftwagens 10 mittels der jeweils zugeordneten, zum elektrischen Antreiben des jeweiligen antreibbaren Rads vorgesehenen elektrischen Maschine voneinander unterschiedliche Drehmomentimpulse aufeinanderfolgend auszuüben. Hierdurch ist es beispielsweise für jedes einzeln antreibbare Rad und somit radindividuell möglich, den jeweiligen Wert und somit die jeweilige Reibung zwischen dem jeweiligen Rad und der Fahrbahn zu ermitteln. In der Folge kann eine besonders sichere, vollautonome Fahrt realisiert werden.
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Um die Drehmomentimpulse auf das jeweilige Rad 18 mittels der jeweiligen elektrischen Maschine 22 auszuüben, wird die elektrische Maschine 22 beispielsweise entsprechend von der elektronischen Recheneinrichtung 20 angesteuert. Durch diese Ansteuerung werden die Drehmomentimpulse bewirkt. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, die Fahrbahn mittels wenigstens eines oder mehrerer, insbesondere optischer, Sensoren zu erfassen. Der Sensor stellt beispielsweise Daten bereit, welche die erfasste Fahrbahn charakterisieren. Die auch als Sensordaten bezeichneten Daten werden beispielsweise im Rahmen einer Sensorenauswertung ausgewertet, wodurch in Abhängigkeit von den Daten ein, insbesondere aktueller, Zustand der Fahrbahn erkannt werden kann. Dabei ist es denkbar, dass der Wert beziehungsweise die Reibung auch in Abhängigkeit von dem erkannten, auch als Fahrbahnzustand bezeichneten Zustand der Fahrbahn ermittelt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112012001290 T9 [0004]
