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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen eines Nothalts eines Anhängers für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Anhänger und Wohnwagen sind heutzutage nicht angetrieben und müssen normalerweise von einem Fahrzeug mitgeschleppt werden. Anwendungen mit angetriebenen Anhängern findet man heute bei LKWs im Baustelleneinsatz, Traktoren mit Anhängern und am Campingmarkt. Die Wohnwagen sind schwer und belasten deswegen das Fahrzeug. Besonders für Elektro-Fahrzeuge sind diese problematisch, weil hier die einhergehende Reichweitenreduzierung und der damit verbundene Bedarf an Ladeinfrastruktur und Zeit zu beachten sind.
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Aus
DE 10 2015 010 749 A1 st ein Fahrzeug mit einer Antriebseinrichtung, einem Steuergerät und einer Sensorik bekannt. Das Fahrzeug kann als autonom und/ oder ferngesteuertes Fahrzeug betrieben werden. Das Fahrzeug weist eine Kopplungsvorrichtung zum Koppeln des Fahrzeugs als Anhänger an ein Zugfahrzeug auf.
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Aus
DE 10 2008 001 565 A1 st ein Anhänger zur Aufnahme eines Sattelaufliegers bekannt, in den eine elektrische Maschine mit Energiespeicher integriert ist. Der Energiespeicher kann durch rekuperatives Bremsen geladen werden. Der Anhänger weist eine lenkbare Achse und eine entsprechende Betätigungseinheit auf. Die Betätigungseinheit dient zur Signalübertragung, zum Betätigen des Antriebs und der Lenkung. Ein Eingabesignal wird von einem Benutzer oder einem Leitrechner zum autonomen Fahren zur Betätigungseinheit weitergeleitet. Es erfolgt eine Umrechnung der Eingabesignale für die Betätigungseinheit zur Fahrstabilisierung, sodass bei Rückwärtsfahrt der Sattelauflieger als starres Fahrzeug erscheint. Ein Sender ist am Anhänger und an der Kupplung des Zugfahrzeugs vorgesehen, sodass der Anhänger sich zu diesem bewegen kann.
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Zudem ist aus einer Presseveröffentlichung von Dethleffs (August 2018) ein e-Caravan bekannt. Dieser weist einen elektrischen Antrieb auf, der mittels zweier Naben-Elektromotoren, einer Steuerungselektronik und einer Hochleistungsbatterie ausgeformt ist. Der e-Caravan weist ein Zugentlastungsmodul auf, welches die beiden elektrischen Antriebsmotoren so ansteuert, dass sich die Anhängelast am Kupplungskopf des Fahrzeugs auf einen vorbestimmten Wert, z. B. 100 kg reduziert. Dies ermöglicht, dass selbst mit kleinen Fahrzeugen schwere Anhänger gezogen werden können, deren Gesamtmasse weit über der zulässigen Anhängelast des PKWs liegt. Die Antriebsmotoren können als Generatoren betrieben werden, so dass sich z. B. beim Bergabfahren die Batterien mittels Rekuperation wieder aufladen können. Zusätzlich weist der e-Caravan eine radindividuelle Leistungsverteilung auf, die als „Torque Vectoring“ bezeichnet wird. Eine zentrale Steuereinheit wertet kontinuierlich alle Fahrdynamikdaten aus und steuert die Antriebseinheiten ausgehend von den ausgewerteten Daten radindividuell an. Beispielsweise können unterschiedliche Geschwindigkeiten des kurveninneren und des kurvenäußeren Rades realisiert werden. Auch Schlingerbewegungen können so unterbunden werden. Des Weiteren kann der e-Caravan aufgrund dieser radindividuellen Antriebseinheiten eine Rangierfunktion realisieren, so dass der e-Caravan auf einer Stelle um 360° gedreht werden kann. Der e-Caravan kann zudem mittels einer App ferngesteuert werden und kann ohne Fahrzeug eingeparkt werden. Weiterhin kann der e-Caravan mit einer Photovoltaikanlage auf dem Dach ausgestattet sein. Des Weiteren wird vorgestellt, den e-Caravan als mobilen Stromspeicher für Gebäude vorzusehen.
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Schließlich ist aus der
DE 10 2012 016 234 A1 ein Anhänger für ein Fahrzeug bekannt, wobei der Anhänger mit dem Fahrzeug verbindbar ist. Der in dieser Schrift beschriebene Anhänger umfasst eine Achse, an der zwei Räder beweglich gelagert sind und jeweils einen Elektromotor pro Rad, welcher mit seinem Rad verbunden ist, wobei jeder Elektromotor dazu eingerichtet ist, je nach Fahrsituation generatorisch oder motorisch betrieben zu werden. Ferner umfasst der Anhänger einen Energiespeicher, welcher mit den Elektromotoren verbunden ist und eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, die Elektromotoren anzusteuern. Des Weiteren umfasst der Anhänger ein Umfeldsensorsystem, das dazu eingerichtet ist, ein Umfeld des Anhängers zu erfassen und Umfelddaten zu generieren. Dabei ist die Steuereinrichtung mit dem Umfeldsensorsystem verbunden. Der Anhänger ist ausgehend von den Umfelddaten und mittels der Steuereinrichtung automatisiert rangierbar und parkierbar. Dazu ist jeder Elektromotor mittels der Steuereinrichtung individuell ansteuerbar.
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Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, eine alternative Methode für eine Steuerung der Bewegung eines elektrisch angetriebenen Anhängers vorzuschlagen.
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Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe ein Verfahren zum Durchführen eines Nothalts eines Anhängers für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 vor. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein für das Verfahren geeigneter Anhänger für ein Fahrzeug, welcher mit dem Fahrzeug verbindbar ist, weist wenigstens eine Achse, an der zwei Räder beweglich gelagert, sind, auf. Er weist jeweils einen Elektromotor pro Rad auf, welcher mit seinem Rad verbunden ist, wobei jeder Elektromotor dazu eingerichtet ist, je nach Fahrsituation generatorisch oder motorisch betrieben zu werden. Er weist wenigstens einen Energiespeicher auf, welcher mit den Elektromotoren verbunden ist. Er weist wenigstens eine Steuereinrichtung auf, welche dazu eingerichtet die Elektromotoren anzusteuern. Er weist ein Umfeldsensorsystem auf, das dazu eingerichtet ist, ein Umfeld des Anhängers zu überwachen und Umfelddaten zu generieren. Die Steuereinrichtung des Anhängers ist mit dem Umfeldsensorsystem verbunden. Der Anhänger ist ausgehend von den Umfelddaten und mittels der Steuereinrichtung automatisiert rangierbar und parkierbar, wobei jeder Elektromotor mittels der Steuereinrichtung individuell ansteuerbar ist.
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Das Fahrzeug kann ein Landfahrzeug, beispielsweise ein PKW oder NKW sein. Das Fahrzeug kann als Zugfahrzeug für den Anhänger fungieren. Der Anhänger kann vorzugsweise ein Wohnanhänger sein. Der Anhänger weist wenigstens eine Achse auf. Diese Achse weist dabei jeweils zwei Räder auf, welche sich an der Achse gegenüberliegen. Selbstverständlich kann die Achse auch mehr als zwei Räder aufweisen, z. B. je zwei Räder pro Seite. Selbstverständlich kann der Anhänger mehr als eine Achse aufweisen. Jedes Rad ist an seiner Achse beweglich gelagert. Das heißt, dass jedes Rad zumindest sowohl eine Rotation um seine Raddrehachse und eine Einfederbewegung entlang seiner Hochachse ausführen kann. Ggf. kann jedes Rad eine Schwenkbewegung um seine Schwenkachse ausführen. Verbunden bedeutet hierbei, dass das Rad derart mit seiner Achse verbunden ist, so dass eine Kraftübertragung zwischen dem Rad und der Achse erfolgen kann. Zudem weist der Anhänger Betriebsbremsen auf, die als herkömmliche Auflaufbremsen ausgebildet sein können. Zusätzlich kann der Anhänger ein Stützrad aufweisen, welches bei Bedarf ausgefahren oder ausgeklappt werden kann. Das Stützrad dient dazu den Anhänger abzustützen, wenn dieser nicht mit dem Fahrzeug verbunden ist.
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Jedes Rad ist antreibbar ausgeformt und kann mittels des damit verbundenen Elektromotors angetrieben werden. Jedes Rad kann z. B. über je eine Gelenkwelle und je ein Getriebe mit seinem Elektromotor verbunden sein. Das Moment wird somit vom Elektromotor über das Getriebe über die Gelenkwelle zum jeweiligen Rad übertragen. Dabei ist bei einem Anhänger mit einer Achse und zwei Rädern ein erster Elektromotor mit einem ersten Getriebe verbunden. Das erste Getriebe ist mit einer ersten Gelenkwelle verbunden. Die erste Gelenkwelle ist mit dem ersten der zwei Räder verbunden. Ein zweiter Elektromotor mit einem zweiten Getriebe verbunden. Das zweite Getriebe ist mit einer zweiten Gelenkwelle verbunden. Die zweite Gelenkwelle ist mit dem zweiten der zwei Räder verbunden. Vorteilhaft daran ist, dass die Elektromotoren radfern, beispielsweise nahe einer Mittelachse des Anhängers angeordnet werden können. Die Getriebe können beispielsweise als Planetengetriebe oder als Stirnradgetriebe ausgebildet sein, die wenigstens zwei Gänge darstellen können. Durch die Getriebe können die Elektromotoren kleiner dimensioniert werden als bei einem Elektroantrieb ohne Getriebe. Alternativ dazu können die Elektromotoren als Radnabenmotoren ausgebildet sein. Somit können die Getriebe entfallen.
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Die Elektromotoren können als Außenläufer oder als Innenläufer ausgebildet sein. Jeder Elektromotor kann sowohl motorisch als auch generatorisch betrieben werden. In einem motorischen Betrieb stellen die Elektromotoren Energie zur Verfügung, die genutzt wird, um das jeweilige Rad anzutreiben. Im generatorischen Betrieb stellen die Elektromotoren Energie zur Verfügung, um den wenigstens einen Energiespeicher aufzuladen.
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Der wenigstens eine Energiespeicher ist als ein Akkumulator ausgebildet. Dieser ist mit den Elektromotoren verbunden. Der wenigstens eine Energiespeicher kann dabei Energie an die Elektromotoren weiterleiten oder die Elektromotoren können Energie an den wenigstens einen Energiespeicher weiterleiten. Dies hängt von der Fahrsituation ab. Je nach Fahrsituation können die Elektromotoren motorisch oder generatorisch betrieben werden. Eine Fahrsituation liegt dabei bei einem Fahrbetrieb des Anhängers vor, z. B. wenn dieser sich entlang einer Strecke bewegt und dabei ggf. mit dem Fahrzeug verbunden ist. Der wenigstens eine Energiespeicher kann beispielsweise mittels derjenigen Energie geladen werden, die mittels Rekuperation zur Verfügung gestellt wird, z. B. wenn der Anhänger abgebremst wird oder sich entlang eines Gefälles bewegt. Wenn der Anhänger hingegen nicht nur von dem Fahrzeug gezogen, sondern angetrieben wird, wird Energie aus dem Energiespeicher genutzt, um die Elektromotoren zu betreiben. Dies stellt somit unterschiedliche Fahrsituationen dar.
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Der Anhänger weist die wenigstens eine Steuereinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, die Elektromotoren anzusteuern. Zu diesem Zweck weist die Steuereinrichtung wenigstens eine Schnittstelle pro Elektromotor auf, über welche die Steuereinrichtung mit den jeweiligen Elektromotoren verbunden ist. Diese Verbindung kann drahtlos oder kabelgebunden ausgeformt sein, so dass ein Daten- und Signalaustausch erfolgen kann. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise als ECU oder Domain-ECU ausgebildet sein. Mittels der Steuereinrichtung können die Elektromotoren angesteuert werden, so dass zum einen vom motorischen auf den generatorischen Betrieb umgestellt werden kann, und zum anderen eine Energiebereitstellung durch die Elektromotoren festgelegt werden kann. Die Steuereinrichtung ist ferner dazu eingerichtet, die Elektromotoren individuell und unabhängig voneinander anzusteuern. Beispielsweise kann der erste Elektromotor ein höheres Drehmoment für das erste Rad bereitstellen als der zweite Elektromotor. Die Steuereinrichtung kann zudem ggf. mit den Getrieben verbunden sein und diese ansteuern können.
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Der Anhänger weist das Umfeldsensorsystem auf, das dazu eingerichtet ist, ein Umfeld des Anhängers zu erfassen und Umfelddaten zu generieren. Das Umfeldsensorsystem weist wenigstens einen Umfeldsensor auf. Vorzugsweise ist das Umfeldsensorsystem mittels mehrerer Umfeldsensoren ausgebildet. Diese sind beispielsweise als bildgebende Sensoren ausgeformt. Das Umfeldsensorsystem kann somit beispielsweise wenigstens einen Radar-Sensor, einen Lidar-Sensor, wenigstens einen Ultraschall-Sensor, wenigstens einen Infrarot-Sensor, wenigstens eine Kamera oder eine Kombination aus diesen Sensoren oder andere geeignete bildgebende Sensoren aufweisen.
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Das Umfeldsensorsystem kann an dem Anhänger an einer der Anhängerkupplung zugewandten Seite oder an einer der Anhängerkupplung abgewandten Seite angeordnet sein. Alternativ dazu kann ein Teil des Umfeldsensorsystems an der der Anhängerkupplung zugewandten Seite und ein weiterer Teil des Umfeldsensorsystems an der der Anhängerkupplung abgewandten Seite angeordnet sein. Ein Teil des Umfeldsensorsystems ist dabei mittels wenigstens eines Umfeldsensors ausgeformt.
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Das Umfeldsensorsystem ist mit der Steuereinrichtung verbunden. Zu diesem Zweck weisen sowohl die Steuereinrichtung als auch das Umfeldsensorsystem wenigstens eine Schnittstelle auf. Diese Verbindung kann drahtlos oder kabelgebunden ausgeformt sein, so dass ein Daten- und Signalaustausch erfolgen kann.
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Der Anhänger kann ausgehend von den Umfelddaten und mittels der Steuereinrichtung automatisiert rangiert und parkiert werden, wobei jeder Elektromotor mittels der Steuereinrichtung individuell angesteuert werden kann. In anderen Worten kann der Anhänger ohne mit dem Fahrzeug verbunden zu sein automatisiert entlang einer Trajektorie zu einem Ziel fahren. Die Trajektorie gibt dabei einen Weg vor, der mit einer gewissen Geschwindigkeit zurückzulegen ist, um zu dem Ziel zu gelangen. Die Steuereinrichtung ermittelt diejenige Trajektorie entlang welcher sich der Anhänger bewegen soll, um zum Ziel zu gelangen. Dabei wird mittels der Steuereinrichtung ermittelt, mit welcher Geschwindigkeit sich der Anhänger entlang der Trajektorie bewegen muss, um diese sicher abzufahren.
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Der Anhänger weist also eine automatische Einpark- und Rangier-Funktion auf. Diese ist ähnlich umgesetzt wie bei herkömmlichen PKW, die automatisierte Einparkvorgänge durchführen können. Durch die Umfelddaten ist bekannt, an welchen Stellen im Umfeld des Anhängers sich Hindernisse oder Personen befinden und wie groß der Abstand des Anhängers zu diesen ist. Außerdem ist bekannt, an welcher Stelle das Ziel, also z. B. eine Parkfläche liegt. Mittels der Steuereinrichtung werden die Elektromotoren des Anhängers angesteuert, so dass die Räder des Anhängers angetrieben oder abgebremst werden. Dabei kann jedes Rad verschieden stark angetrieben oder abgebremst werden. Selbstverständlich können die Räder gleich stark angetrieben oder abgebremst werden. Wie bereits erläutert kann jedem Rad ein individuelles Drehmoment zur Verfügung gestellt werden. So kann ein Lenken des Anhängers z. B. um eine Kurve umgesetzt werden. Dies kann als Torque Vectoring bezeichnet werden. Das aufzubringende Drehmoment ist dabei zudem abhängig von einem Reifenschlupf, welcher beispielsweise mittels einer Sensorik des Anhängers ermittelt werden kann.
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Die Elektromotoren des Anhängers werden von der Steuereinrichtung derart angesteuert, dass der Anhänger automatisiert z. B. auf einer Parkfläche einparken kann, oder zu dem Fahrzeug rangieren kann. Dies ist nur dann möglich, wenn der Anhänger nicht mit dem Fahrzeug verbunden ist. Zusätzlich kann die von den Elektromotoren bereitgestellte Energie begrenzt werden, so dass der Anhänger sich maximal mit Schrittgeschwindigkeit fortbewegen kann, wenn der Anhänger automatisiert rangiert oder parkiert.
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Vorteilhaft daran ist, dass keine Fernsteuerung über ein mobiles Endgerät mehr nötig ist. Der Fahrer ist nicht mehr in der Verantwortung und muss nicht mehr abschätzen, ob um den Anhänger beim Einparken genügend Raum im Umfeld vorhanden ist, um zu Rangieren.
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Nach einer weiterbildenden Ausführungsform weist der Anhänger eine Kommunikationsvorrichtung auf, die mit der Steuereinrichtung verbunden ist und die dazu eingerichtet ist, um die Umfelddaten an das Fahrzeug zu kommunizieren. Die Kommunikationsvorrichtung weist zu diesem Zweck eine Schnittstelle auf über welche die Verbindung zur Steuereinrichtung hergestellt werden kann. Die Steuereinrichtung weist eine weitere Schnittstelle zu den bereits beschriebenen Schnittstellen auf, so dass die Verbindung hergestellt werden kann. Die Verbindung kann kabellos oder kabelgebunden ausgebildet sein. Die Verbindung ist derart, dass ein Daten und Signalaustausch erfolgen kann.
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Alternativ dazu kann die Kommunikationsvorrichtung direkt mit dem Umfeldsensorsystem verbunden sein. Die Kommunikationsvorrichtung weist zu diesem Zweck eine Schnittstelle auf über welche die Verbindung zum Umfeldsensorsystem hergestellt werden kann. Die Verbindung kann kabellos oder kabelgebunden ausgebildet sein. Die Verbindung ist derart, dass ein Daten und Signalaustausch erfolgen kann.
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Die Kommunikationsvorrichtung kann mit dem Fahrzeug kommunizieren, welches dazu z. B. ebenfalls eine Kommunikationsvorrichtung aufweist. Die Kommunikationsvorrichtung bedient sich vorzugsweise eines Funkstandards. Alternativ dazu kann die Kommunikationsvorrichtung des Anhängers mit der Kommunikationsvorrichtung des Fahrzeugs kabelgebunden verbunden sein, so dass die Umfelddaten darüber übermittelt werden können.
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Die Umfelddaten beinhalten Informationen zur Umgebung des Anhängers, z. B. ob und in welchem Abstand sich Hindernisse im Umfeld des Anhängers befinden. Zudem können die Umfelddaten Informationen zu sich annähernden oder zu sich entfernenden Personen, Tieren oder Fahrzeugen beinhalten. Zudem können die Umfelddaten Informationen zu Witterungsverhältnissen beinhalten. Zudem können die Umfelddaten Informationen zur Fahrbahn-Oberflächenbeschaffenheit beinhalten. Die Fahrbahn-Oberflächenbeschaffenheit kann beispielsweise durch Nässe, Eisglätte, Verschmutzung, Fahrbahnmaterial wie Schotter, Asphalt, Kopfsteinpflaster, Feldweg o. ä. bestimmt sein. Die Fahrbahn-Oberflächenbeschaffenheit hat dabei direkte Auswirkungen auf den Schlupf der Räder des Anhängers.
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Diese Umfelddaten werden an das Fahrzeug kommuniziert, wenn der Anhänger an das Fahrzeug angehängt ist. Dadurch können z. B. Objekte, die sich hinter dem Anhänger befinden oder durch diesen verdeckt sind, und die für das Fahrzeug nicht sichtbar sind, erfasst werden. Dadurch ist es nicht mehr nötig, das Fahrzeug mit zusätzlichen Wohnwagenspiegeln auszurüsten. Weiterhin kann mittels der Umfelddaten ein Totwinkel-Assistent oder eine Verkehrsbeobachtung realisiert werden. Dadurch wird eine sichere Fahrt mit dem Fahrzeug, an welchem der Anhänger angehängt ist, gewährleistet.
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Nach einer nicht im Schutzumfang enthaltenen Ausführungsform ist das Umfeldsensorsystem positionsvariabel ausgebildet. Positionsvariabel heißt, dass das Umfeldsensorsystem nicht ortsfest an dem Anhänger angeordnet sein muss. Vielmehr kann es je nach Bedarf an einer anderen Stelle des Anhängers angeordnet werden. Beispielsweise kann das Umfeldsensorsystem, wenn der Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist, an der der Anhängerkupplung zugewandten Seite des Anhängers angeordnet sein. Beispielsweise kann das Umfeldsensorsystem, wenn der Anhänger nicht mit dem Fahrzeug verbunden ist, an der der Anhängerkupplung abgewandten Seite des Anhängers angeordnet sein. Das verändern der Position des Umfeldsensorsystems kann beispielsweise manuell durch einen Fahrer erfolgen.
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Ist das Umfeldsensorsystem positionsvariabel ausgeformt, sind sämtliche Verbindungen, die das Umfeldsensorsystem mit weiteren Einrichtungen aufweist, vorzugsweise kabellos ausgebildet. Beispielsweise ist das Umfeldsensorsystem kabellos mit der Steuereinrichtung des Anhängers verbunden.
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Vorteilhaft daran ist, dass an dem Anhänger nur ein Umfeldsensorsystem vorgesehen werden muss, welches für zwei verschiedene Anwendungsfälle, nämlich Rangierbetrieb und Zugbetrieb, verwendet werden kann. Dadurch können die Kosten des Anhängers gering gehalten werden. Weiterhin ist somit ein leichterer Austausch des Umfeldsensorsystems gewährleistet, um dieses beispielsweise mit Umfeldsensoren neuerer Bauart aufzurüsten, oder um beschädigte Umfeldsensoren zu reparieren.
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Bei einem Verfahren zum automatisierten Parkieren oder Rangieren des Anhängers, der bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben worden ist, erfasst das Umfeldsensorsystem des Anhängers ein Umfeld des Anhängers und generiert somit Umfelddaten. Es wird das Ziel des Anhängers vorgegeben. Die Ziel-Trajektorie des Anhängers wird ermittelt. Ausgehend von den Umfelddaten und von der Ziel-Trajektorie steuert die Steuereinrichtung des Anhängers die Elektromotoren des Anhängers an, so dass jedem Rad des Anhängers mittels seines Elektromotors ein individuelles Drehmoment zur Verfügung gestellt wird. Der Anhänger bewegt sich automatisiert zu dem Ziel. Der Anhänger ist bei diesem Verfahren nicht mit dem Fahrzeug verbunden, sondern abgekoppelt.
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Die Umfelddaten werden mittels des Umfeldsensorsystems generiert. Das Umfeldsensorsystem wurde bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben. Die Umfelddaten beinhalten dabei Informationen zur Umgebung des Anhängers, wie bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben.
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Die Vorgabe des Ziels des Anhängers kann beispielsweise manuell erfolgen, indem ein Fahrer das Ziel beispielsweise mittels einer Eingabevorrichtung vorgibt. Die Eingabevorrichtung kann beispielsweise in einem Bordcomputer des Anhängers oder des Fahrzeugs implementiert sein. Alternativ dazu kann die Eingabevorrichtung als ein mobiles Endgerät des Fahrers sein. Die Vorgabe des Ziels kann vorzugsweise mittels einer Eingabe desselben in eine Applikation erfolgen. Alternativ dazu kann der Anhänger beispielsweise in der Nähe einer freien Parkfläche abgestellt werden. Mittels des Umfeldsensorsystems kann der Anhänger aus den generierten Umfelddaten feststellen, an welcher Stelle sich diese Parkfläche befindet. Diese freie Parkfläche wird als Ziel festgelegt.
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Die Ziel-Trajektorie des Anhängers wird ermittelt. Dies erfolgt mittels der Steuereinrichtung des Anhängers. Dieser berechnet, entlang welcher Strecke sich der Anhänger mit welcher Geschwindigkeit bewegen muss, um sicher und ohne Probleme zum Ziel zu gelangen. Weiterhin ermittelt die Steuereinrichtung welche Elektromotoren des Anhängers welches Drehmoment für die jeweiligen Räder des Anhängers zur Verfügung stellen müssen, um zum Ziel zu gelangen.
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Ausgehend von den Umfelddaten und von der Ziel-Trajektorie steuert die Steuereinrichtung des Anhängers somit die Elektromotoren des Anhängers an, so dass jedem Rad des Anhängers mittels seines Elektromotors ein individuelles Drehmoment zur Verfügung gestellt wird. Durch das Zur-Verfügung-Stellen individueller Drehmomente für jedes Rad des Anhängers kann der Anhänger eine Kurvenfahrt realisieren, ohne die Räder des Anhängers selbst einschlagen oder lenken zu müssen. Dieses Prinzip kann auch als Torque Vectoring bezeichnet werden.
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Während der Fahrt des Anhängers erfasst das Umfeldsensorsystem das Umfeld des Anhängers kontinuierlich. Tritt beispielsweise ein plötzliches Hindernis auf, das ein Fahren des Anhängers entlang der Ziel-Trajektorie behindert, reagiert die Steuereinrichtung auf dieses Problem entsprechend. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung die Elektromotoren so ansteuern, dass der Anhänger angehalten wird, z. B. durch das Aufbringen eines entgegengesetzten Drehmoments auf die Räder oder durch ein Anhalten der Elektromotoren. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung die Elektromotoren so ansteuern, dass der Anhänger dem Hindernis ausweicht. Dies kann situationsabhängig sein. Also kann die Ziel-Trajektorie bei Hindernissen ggf. angepasst werden.
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Der Anhänger bewegt sich automatisiert zu dem Ziel. Dieses automatisierte Bewegen ist vergleichbar mit einem automatisierten Einparken oder Rangieren eines PKWs, der diese Funktion aufweist. Dies entspricht einer Autonomiestufe von wenigstens Level 2 der SAE J3016 Klassifizierung. Vorteilhaft ist, dass der Fahrer nicht mehr umständlich mit dem Fahrzeug und dem Anhänger gemeinsam rangieren oder einparken muss. Dies stellt einen Komfortgewinn dar.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Durchführen eines Nothalts eines Anhängers, der bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben worden ist, und mittels welchem ein Verfahren durchführbar ist, das bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben worden ist, wird der Anhänger von einem Fahrzeug gezogen. Das Umfeldsensorsystem des Anhängers ermittelt einen Abstand zwischen dem Anhänger und dem Fahrzeug. Zu diesem Zweck ist das Umfeldsensorsystem an einer der Anhängerkupplung zugewandten Seite angeordnet.
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Ein Vergrößern des Abstands zwischen dem Anhänger und dem Fahrzeug wird ermittelt und ausgewertet. Überschreitet dieses Vergrößern des Abstands einen gewissen Schwellenwert, der beispielsweise werksseitig festgelegt werden kann, steuert eine Steuereinrichtung des Anhängers die Elektromotoren des Anhängers an, so dass jedes Rad des Anhängers mittels seines Elektromotors individuell abgebremst wird, bis der Anhänger zum Stillstand kommt.
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Der Schwellenwert ist dabei so festgelegt, dass minimale Veränderungen des Abstands zwischen dem Anhänger und dem Fahrzeug unbeachtlich sind. Diese minimalen Veränderungen können beispielsweise durch eine Kurvenfahrt des Anhänger-Fahrzeug-Gespanns hervorgerufen werden. Wird der Schwellenwert überschritten, bedeutet dies, dass der Anhänger sich ungewollt von dem Fahrzeug abgekoppelt hat. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn bei einem Fahrtbeginn der Anhänger nicht richtig mit dem Fahrzeug verbunden worden ist.
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Zusätzlich kann jedes Rad derart individuell abgebremst werden, dass an diesen über eine gewisse Zeitspanne unterschiedliche Drehmomente zur Verfügung stehen. Ggf. kann ein kurzzeitiges erhöhen der Drehmomente an einem der Räder vorteilhaft sein. Dadurch kann der Anhänger beispielsweise auf einen Standstreifen gelenkt werden und dort zu Stillstand gebracht werden. Das Lenken des Anhängers auf den Standstreifen kann nach dem bereits in der vorherigen Beschreibung beschriebenen Verfahren erfolgen, wobei das Ziel der Standstreifen ist, welcher mittels des Umfeldsensorsystems als Parkfläche identifiziert wird. Somit wird die Sicherheit bei einer Fahrt mit einem Fahrzeug-Anhänger-Gespann erhöht.
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Anhand der im Folgenden erläuterten Figuren werden verschiedene Ausführungsbeispiele und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Gespanns mit einem Anhänger und einem Fahrzeug nach einem Ausführungsbeispiel, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbar ist,
- 2 eine schematische Schnittdarstellung des Anhängers nach dem Ausführungsbeispiel aus 1.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Gespanns mit einem Anhänger 1 und einem Fahrzeug 2 nach einem Ausführungsbeispiel, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbar ist. Das Gespann ist stark vereinfacht und teilweise geschnitten dargestellt. Der Anhänger 1 ist als ein Wohnanhänger ausgebildet. Der Anhänger 1 weist eine Achse 3 auf, mit welcher zwei Räder 4 verbunden sind. Die Räder 4 sind an der Achse 3 beweglich gelagert, d. h. die Räder können eine Rotationsbewegung, eine Einfederbewegung und ggf. eine Schwenkbewegung ausführen. Der Anhänger 1 ist über eine Anhängerkupplung 12 mit dem Fahrzeug 2 verbunden. Der Anhänger 1 ist also an dem Fahrzeug 2 angehängt. Zusätzlich weist der Anhänger 1 ein Stützrad auf, welches hier nicht eingezeichnet ist. Das Stützrad dient dazu den Anhänger 1 abzustützen, wenn dieser nicht mit dem Fahrzeug 2 verbunden ist.
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Der Anhänger 1 weist ein Umfeldsensorsystem 13 auf. Dieses weist wenigstens einen Umfeldsensor auf. Das Umfeldsensorsystem 13 ist positionsvariabel ausgebildet und kann je nach Bedarf an einer der Anhängerkupplung 12 zugewandten Seite des Anhängers 1 oder an einer der Anhängerkupplung 12 abgewandten Seite des Anhängers 1 angeordnet werden. Beide Möglichkeiten sind hier eingezeichnet. Beispielsweise kann das Umfeldsensorsystem 13 an der der Anhängerkupplung 12 abgewandten Seite des Anhängers 1 angeordnet sein, wenn der Anhänger 1 automatisiert fährt. Beispielsweise kann das Umfeldsensorsystem 13 an der der Anhängerkupplung 12 zugewandten Seite des Anhängers 1 angeordnet sein, wenn der Anhänger 1 mit dem Fahrzeug 2 verbunden ist.
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Das Umfeldsensorsystem 13 dient dazu, das Umfeld des Anhängers 1 zu überwachen. Die Umfeldsensoren des Umfeldsensorsystems 13 können Radar-, Lidar-, Infrarot-, Ultraschall-Sensoren oder Kameras sein. Das Umfeldsensorsystem 13 ist mit der Steuereinrichtung 9 verbunden, so dass ein Daten- und Signalaustausch erfolgen kann. Diese Verbindung ist vorzugsweise kabellos ausgebildet, kann aber auch kabelgebunden ausgeformt sein.
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Des Weiteren weist der Anhänger 1 einen Energiespeicher 8, zwei Elektromotoren 5, zwei Getriebe 6 und zwei Gelenkwellen 7 auf. Diese sind in 2 näher dargestellt. Hier ist zur besseren Übersicht lediglich ein Elektromotor 5 dargestellt.
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Weiterhin weist der Anhänger eine Kommunikationsvorrichtung 10 auf. Diese ist mit der Steuereinrichtung 9 verbunden, so dass ein Daten- und Signalaustausch erfolgen kann. Mittels der Kommunikationsvorrichtung 10 können beispielsweise die Umfelddaten, die von dem Umfeldsensorsystem 13 ermittelt werden, an das Fahrzeug 2 weitergeleitet werden. Zu diesem Zweck kann das Fahrzeug 2 eine eigene Kommunikationsvorrichtung aufweisen, die hier nicht eingezeichnet ist. Mittels dieser Umfelddaten ist es dem Fahrzeug 2 möglich, z. B. einen Totwinkelassistenten für das Fahren mit dem Anhänger 1 zu realisieren. Die Kommunikation zwischen der Kommunikationsvorrichtung 10 des Anhängers 1 und dem Fahrzeug 2 erfolgt mittels eines Funkstandards.
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2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Anhängers 1 nach dem Ausführungsbeispiel aus 1. Der Anhänger soll sich automatisiert entlang der Ziel-Trajektorie 15 auf das Ziel 14 zu bewegen. Das Ziel 14 ist hierbei eine Parkfläche.
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Es ist deutlich zu erkennen, wie die Elektromotoren 5, die Getriebe 6, die Gelenkwellen 7, die Räder 4 und der Energiespeicher 8 miteinander verbunden sind. Ein erster Elektromotor 5 ist mit einem ersten Getriebe 6 verbunden. Das erste Getriebe 6 ist achsversetzt zu dem ersten Elektromotor 5. Das erste Getriebe 6 ist mit einer ersten Gelenkwelle 7 verbunden. Die erste Gelenkwelle 7 ist mit einem ersten Rad 4 verbunden. Der erste Elektromotor 5 ist zudem mit dem Energiespeicher 8 verbunden. Soll nun das erste Rad 4 angetrieben werden, wird von dem Energiespeicher 8 Energie an den ersten Elektromotor 5 weitergeleitet. Dieser stellt ein Drehmoment bereit, welches an das erste Getriebe 6 übertragen und dort übersetzt wird. Das erste Getriebe 6 gibt das Drehmoment an die erste Gelenkwelle 7 weiter. Diese überträgt das Drehmoment auf das erste Rad 4.
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Ein zweiter Elektromotor 5 ist mit einem zweiten Getriebe 6 verbunden. Das zweite Getriebe 6 ist achsversetzt zu dem zweiten Elektromotor 5. Das zweite Getriebe 6 ist mit einer zweiten Gelenkwelle 7 verbunden. Die zweite Gelenkwelle 7 ist mit einem zweiten Rad 4 verbunden. Der zweite Elektromotor 5 ist zudem mit dem Energiespeicher 8 verbunden. Soll nun das zweite Rad 4 angetrieben werden, wird von dem Energiespeicher 8 Energie an den zweiten Elektromotor 5 weitergeleitet. Dieser stellt ein Drehmoment bereit, welches an das zweite Getriebe 6 übertragen und dort übersetzt wird. Das zweite Getriebe 6 gibt das Drehmoment an die zweite Gelenkwelle 7 weiter. Diese überträgt das Drehmoment auf das zweite Rad 4.
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Jeder Elektromotor 5 ist verbunden mit der Steuereinrichtung 9, die diese individuell und unabhängig voneinander ansteuern kann. Hierbei kann die Steuereinrichtung 9 die Elektromotoren 5 so ansteuern, dass das Drehmoment des ersten Rades 4 unterschiedlich sein zum Drehmoment des zweiten Rades 4. Die Elektromotoren 5 können sowohl generatorisch als auch motorisch betrieben werden. Die Steuereinrichtung 9 kann außerdem mit den Getrieben 6 verbunden sein, die diese Getriebe 6 ansteuern kann, um beispielsweise einen Gangwechsel zu initiieren.
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Die Elektromotoren 5, die Getriebe 6 und der Energiespeicher 8 sind nahe einer Mittelachse 11 des Anhängers 1 angeordnet. Der Energiespeicher 8 ist sogar mittig auf der Mittelachse 11 angeordnet. Der erste Elektromotor 5 und das erste Getriebe 6 sind punktsymmetrisch zum zweiten Elektromotor 5 und zum zweiten Getriebe 6 angeordnet. Dadurch wird die Bodenfreiheit des Anhängers 1 nicht beeinträchtigt und der Bauraum für Elektromotoren 5 und Getriebe 6 wird effizient genutzt. Zudem wird eine symmetrische Gewichtsverteilung für den Anhänger 1 erreicht.
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Ausgehend von den ermittelten Umfelddaten des Umfeldsensorsystems 13, welches an der der Anhängerkupplung 12 abgewandten Seite des Anhängers 1 angeordnet ist, ermittelt die Steuereinrichtung 9 die Ziel-Trajektorie 15, entlang der der Anhänger 1 automatisiert fährt um zum Ziel 14 zu gelangen und dort zu parken. Die Steuereinrichtung 9 ermittelt also die zurückzulegende Strecke, die benötigte Geschwindigkeit und somit die nötigen individuellen Drehmomente an den jeweiligen Rädern 4. Wenn unterschiedliche Drehmomente an den einzelnen Rädern 4 zur Verfügung gestellt werden, kann der Anhänger 1 eine Kurvenfahrt durchführen. Das Ziel 14 kann beispielsweise mittels einer manuellen Eingabe durch einen Fahrer festgelegt werden oder durch die Umfelddaten von der Steuereinrichtung 9 selbst vorgegeben werden. Wenn der Anhänger 1 am Ziel 14 angekommen ist, wird dieser zum Stillstand gebracht und sicher abgestellt.
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Die hier dargestellten Beispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise können die Elektromotoren als Radnabenmotoren ausgebildet sein. In diesem Fall können die Getriebe entfallen. Selbstverständlich kann der Anhänger mehr als eine Achse und mehr als zwei angetriebene Räder aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anhänger
- 2
- Fahrzeug
- 3
- Achse
- 4
- Rad
- 5
- Elektromotor
- 6
- Getriebe
- 7
- Gelenkwelle
- 8
- Energiespeicher
- 9
- Steuereinrichtung
- 10
- Kommunikationsvorrichtung
- 11
- Mittelachse
- 12
- Anhängerkupplung
- 13
- Umfeldsensorsystem
- 14
- Ziel
- 15
- Ziel-Trajektorie
