DE102019217610A1

DE102019217610A1 - Verfahren zum Betrieb eines aus einem Zugfahrzeug und wenigstens einem Anhänger bestehenden Gespanns

Info

Publication number: DE102019217610A1
Application number: DE102019217610.0A
Authority: DE
Inventors: Bastian Witte
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2021-05-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines aus einem Zugfahrzeug (10) und wenigstens einem Anhänger (11) bestehenden Gespanns (1). Der Anhänger (11) weist wenigstens eine Antriebsachse (16) auf.Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem Normalbetrieb des Gespanns (1) zur Abbremsung oder zur Erhöhung der Fahrstabilität des Anhängers (11) eine Ansteuerung wenigstens eines eine Seite der Antriebsachse (16) antreibenden Antriebsmotors (EAR, EAL) derart erfolgt, dass je nach Brems- oder Stabilisierungsbedarf durch den wenigstens einen Antriebsmotor (EAR, EAL) entweder ein Antriebsmoment oder ein Bremsmoment erzeugt wird.Bei einer Funktionsminderung oder bei einem Funktionsausfall des wenigstens einen Antriebsmotors (EAR, EAL) erfolgt eine ersatzweise Ansteuerung wenigstens einer der Seite der Antriebsachse (16) zur Verfügung stehenden Reibungsbremse (RBR, RBL) in dem Fall, wenn zur Bremsung oder zur Fahrstabilisierung des Gespanns (1) die Erzeugung eines Bremsmomentes durch den Antriebsmotor (EAR, EAL) erforderlich ist. Die Ansteuerung der Reibungsbremse (RBR, RBL) erfolgt dann derart, dass durch sie ein Ersatz-Bremsmoment erzeugt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines aus einem Zugfahrzeug und wenigstens einem Anhänger bestehenden Gespanns mit den Merkmalen vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren ist der Anmelderin beispielsweise aus der DE 10 2010 031 158 A1 bekannt geworden. Konkret wird in dieser Schrift ein Elektrofahrzeug mit einem angetriebenen Anhänger vorgestellt, wobei ein Antriebsmoment des Anhängers in Abhängigkeit eines auftretenden Knickwinkels zwischen den sich während einer Kurvenfahrt schneidenden Längsachsen vom Elektrofahrzeug und dem Anhänger erzeugbar ist. Um die maximale Reichweite des Elektrofahrzeugs zu erweitern, weist der Anhänger einen vom Fahrzeug unabhängigen, verbrennungsmotorischen Antrieb auf. Durch die Momentensteuerung des Anhängers soll jederzeit ein sicherer Fahrbetrieb gewährleistet werden.
In der DE 41 33 912 A1 wird ein Gespann aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger beschrieben, bei dem das Zugfahrzeug Antriebsachsen mit Antriebsrädern aufweist, die durch Elektromotoren angetrieben werden. Auch der Anhänger weist auf der rechten und der linken Anhängerseite Antriebsräder auf, die durch Elektromotoren angetrieben werden. Über eine Steuerung können die Elektromotoren dosiert mit elektrischem Strom versorgt werden. Dabei wird die Antriebskraft der Elektromotoren des Anhängers von der elektronischen Steuerung so bemessen, dass bei Vorwärtsfahrt eine minimale Zugkraft des Anhängers nicht unterschritten wird. In Abhängigkeit einer Geschwindigkeit des Zugfahrzeugs werden durch die elektronische Steuerung zeitverzögert die Drehzahlen der Elektromotoren der Antriebsräder an der mit der Deichsel verbundenen Achse des Anhängers auf der kurvenäußeren Anhängerseite gegenüber der kurveninneren Anhängerseite in Abhängigkeit von einem erfassten Lenkwinkel auf solche Werte erhöht, die einem Soll-Lenkwinkel des Anhängers bei idealem Anhängerbetrieb entsprechen. Auf diese Weise sollen die Fahreigenschaften des Gespanns verbessert werden, ohne dass dafür ein übermäßiger Bauaufwand erforderlich wird.
Schließlich ist der DE 10 2014 003 992 A1 ein Verfahren zur Antriebs- und Bremsmomentregelung in Elektrofahrzeugen mit Einzelantrieb zu entnehmen. Jedes Rad des Elektrofahrzeugs weist einen elektrischen Antriebsmotor auf, der antreiben und bremsen kann. Ferner ist jedes Rad mit einer Reibungsbremse ausgestattet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betrieb eines aus einem Zugfahrzeug und wenigstens einem Anhänger bestehenden Gespanns bereitzustellen, bei dem selbst bei einer eingeschränkten Funktionsfähigkeit von Komponenten (Ausfall oder Leistungsminderung von Komponenten), insbesondere von Antriebsmotoren des Anhängers, ein Mindestmaß an Fahrstabilität erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Betrieb eines aus einem Zugfahrzeug und wenigstens einem Anhänger bestehenden Gespanns mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen oder Weiterbildungen des Verfahrens sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Des Weiteren liegt der Erfindung auch die Aufgabe zu Grunde, einen geeigneten Anhänger zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
Diese Aufgabe löst die Erfindung durch einen Anhänger mit den Merkmalen von Patentanspruch 5. Auch hier sind den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen.
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb eines aus einem Zugfahrzeug und wenigstens einem Anhänger bestehenden Gespanns. Der Anhänger weist wenigstens eine Antriebsachse auf, also eine Achse, die unabhängig vom Zugfahrzeug angetrieben wird oder antreibbar ist.
Die Erfindung schlägt vor, dass in einem Normalbetrieb des Gespanns (also ohne eingeschränkte Funktionsfähigkeit von Komponenten) zur Erhöhung der Fahrstabilität des Anhängers eine Ansteuerung wenigstens eines eine Seite der Antriebsachse antreibenden Antriebsmotors derart erfolgt, dass je nach Stabilisierungsbedarf durch den Antriebsmotor entweder ein Antriebsmoment oder ein Bremsmoment erzeugt wird.
Bei einer Funktionsminderung oder bei einem Funktionsausfall des wenigstens einen Antriebsmotors erfolgt eine ersatzweise Ansteuerung wenigstens einer der Seite der Antriebsachse zur Verfügung stehenden Reibungsbremse. Dies erfolgt allerdings nur in den Fällen, wenn zur Fahrstabilisierung oder zur Geschwindigkeitsreduktion des Gespanns, insbesondere des Anhängers, die Erzeugung eines Bremsmomentes durch den Antriebsmotor erforderlich ist. Insbesondere erfolgt die Ansteuerung der Reibungsbremse derart, dass durch sie ein Ersatz-Bremsmoment erzeugt wird.
Durch ein derartiges Verfahren wird die Grundvoraussetzung dafür geschaffen, dass ein aus einem Zugfahrzeug und wenigstens einem Anhänger bestehendes Gespann selbst bei Funktionsminderung oder bei Ausfall einer Antriebskomponente des Anhängers, insbesondere eines Antriebsmotors des Anhängers, noch zu einem Mindestmaß stabilisiert werden kann. Damit wird die Verfügbarkeit der Brems- oder Stabilisierungsfunktion erhöht.
Unter Normalbetrieb des Gespanns soll ein solcher Betrieb verstanden werden, bei dem Komponenten des Gespanns, insbesondere des Anhängers, fehlerfrei arbeiten. Es tritt im Normalbetrieb insbesondere keine Funktionsminderung oder kein Ausfall eines Antriebsmotors des Anhängers auf.
Unter Antriebsachse im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine Achse verstanden, bei der jede Seite der Achse (in Fahrtrichtung links und rechts) wenigstens über einen elektrischen Antrieb verfügt. Der elektrische Antrieb kann am Aufbau des Anhängers fest montiert und einem Rad einer Achse oder auch auf einer Seite den Rädern mehrere Achsen zugeordnet sein. Zwei gegenüberliegende, angetriebene Räder, die sich in etwa um eine gemeinsame Drehachse drehen, bilden eine Antriebsachse im Sinne der Erfindung.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ansteuerung der Reibungsbremse derart erfolgt, dass durch die Reibungsbremse als Ersatz-Bremsmoment ein durch den Antriebsmotor nicht erzeugbarer Teil des zur Fahrstabilisierung oder Abbremsung erforderlichen Bremsmomentes erzeugt wird.
Fällt also ein einer Seite der Antriebsachse zugeordneter Antriebsmotor aus und ist zur Fahrstabilisierung oder Abbremsung des Anhängers eigentlich die Erzeugung eines bremsenden Momentes durch den Antriebsmotor notwendig, so wird das zu erzeugende Bremsmoment vollständig durch die der Seite der Antriebsachse beziehungsweise dem entsprechende Rad zugeordnete Reibungsbremse erzeugt.
In analoger Weise wird bei einer lediglichen Funktionsminderung des entsprechenden Antriebsmotors ein noch fehlender Teil des notwendigen, bremsenden Moments ebenfalls durch die Reibungsbremse erzeugt.
Alle zum Antrieb der Antriebsachse dienenden Antriebsmotoren können vorzugsweise im sogenannten Vier-Quadranten-Betrieb betrieben werden. Das heißt, sie können folgende Betriebsarten realisieren:

• Vorwärtsfahrt mit antreibendem Moment (erster Quadrant)
• Vorwärtsfahrt mit bremsendem Moment (zweiter Quadrant)
• Rückwärtsfahrt mit antreibendem Moment (dritter Quadrant)
• Rückwärtsfahrt mit bremsendem Moment (vierter Quadrant)

Bei verminderter Leistungsfähigkeit oder bei einem vollständigen Ausfall eines Antriebsmotors wird also als Ausgleich nur dann ein Ersatz-Bremsmoment erzeugt, wenn sich der leistungsverminderte oder ausgefallene Antriebsmotor zur Fahrstabilisierung gerade in einem Quadranten mit bremsendem Moment, also entweder im zweiten oder im vierten Quadranten, befindet oder befand.
Jeder der für das Verfahren verwendeten Antriebsmotoren ist darüber hinaus in der Lage, über eine Selbstdiagnose jederzeit zu diagnostizieren, ob sein Funktionszustand in Ordnung ist oder ob er in seiner Leistung vermindert oder gänzlich ausgefallen ist.
In einem solchen Fall werden entsprechende Steuersignale an eine übergeordnete Auswerte- und Steuereinrichtung gesendet, die dann eine entsprechende Ansteuerung der Reibungsbremse vornimmt, welche demjenigen Rad zugeordnet ist, dessen Antriebsmotor defekt ist.
Es wird in einer anderen Ausbildung des Erfindungsgedankens vorzugsweise so verfahren, dass bei einer ersatzweisen Ansteuerung einer der Seite (rechts oder links) der Antriebsachse zur Verfügung stehenden Reibungsbremse ein der anderen Seite (links oder rechts) noch zur Verfügung stehender, funktionstüchtiger Antriebsmotor weiterhin vollständig zur Erzeugung eines der Fahrstabilisierung dienenden Brems- oder Antriebsmomentes genutzt wird. Auf diese Weise kann die Leistungsfähigkeit der Antriebsmotoren optimal ausgenutzt werden.
Es hat sich gezeigt, dass das Verfahren dann besonders zuverlässig und einfach durchführbar ist, wenn zur Erzeugung eines Ersatz-Bremsmomentes eine Betriebsbremse des Anhängers angesteuert wird. Es handelt sich bei der Reibungsbremse also nicht um die Komponente einer Parkbremse des Anhängers. Durch die Verwendung einer Betriebsbremse können bewährte Komponenten zur Sicherstellung einer Fahrstabilisierung verwendet und damit die Zuverlässigkeit des Verfahrens gesteigert werden.
Wie anfangs erwähnt, soll mit der vorliegenden Erfindung auch ein Anhänger zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellt werden.
Dabei geht die Erfindung von einem Anhänger aus, welcher wenigstens eine durch wenigstens einen Antriebsmotor antreibbare Antriebsachse aufweist. Es ist also auch denkbar, dass der Anhänger zwei oder noch mehr angetriebene Achsen aufweist.
Die Erfindung schlägt nun vor, dass der Anhänger für jede Seite einer Antriebsachse wenigstens einen Antriebsmotor und wenigstens eine Reibungsbremse aufweist. Dabei sind sowohl die Antriebsmotoren als auch die Reibungsbremsen unabhängig voneinander ansteuerbar.
Durch einen derartig ausgebildeten Anhänger wird die Grundvoraussetzung dafür geschaffen, dass das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
Durch die mögliche Ansteuerung aller Antriebsmotoren getrennt voneinander ist im Normalbetrieb des Anhängers jederzeit eine genau dosierbare Erzeugung von Antriebs- oder Bremsmomenten durch einen Antriebsmotor möglich. In einem fehlerbehafteten Betrieb hingegen kann durch die getrennte Ansteuerbarkeit der einzelnen Reibungsbremsen jederzeit ein geeignetes Ersatz-Bremsmoment erzeugt werden, um ein bestimmtes Mindestmaß an Fahrstabilität noch sicherstellen zu können.
Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Reibungsbremsen elektromechanisch ausgebildet sind. Dies ermöglicht eine besonders einfache und zuverlässige Ansteuerung durch eine geeignete, übergeordnete Auswerte- und Steuereinrichtung.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Reibungsbremsen des Anhängers alternativ jedoch auch hydraulisch oder pneumatisch ausgebildet sein können.
Es sei ebenfalls erwähnt, dass jeweils eine bauliche Integration eines Antriebsmotors und einer Reibungsbremse zu einer Baueinheit denkbar ist. Vorstellbar ist beispielsweise die Ausbildung einer Trommelbremse innerhalb eines Antriebsmotors.
Wenn die Antriebsmotoren als elektrische Radnabenmotoren ausgebildet sind, so lassen sich die zu erzeugenden Momente sehr zuverlässig und genau an den einzelnen Rädern der angetriebenen Achse vom Anhänger erzeugen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird anhand der Figuren in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dadurch werden auch noch weitere Vorteile der Erfindung deutlich. Gleiche Bezugszeichen, auch in unterschiedlichen Figuren, beziehen sich auf gleiche, vergleichbare oder funktional gleiche Bauteile. Dabei werden entsprechende oder vergleichbare Eigenschaften und Vorteile erreicht, auch wenn eine wiederholte Beschreibung oder Bezugnahme darauf nicht erfolgt. Die Figuren sind nicht oder zumindest nicht immer maßstabsgetreu. In manchen Figuren können Proportionen oder Abstände übertrieben dargestellt sein, um Merkmale eines Ausführungsbeispiels deutlicher hervorheben zu können.
Es zeigen, jeweils schematisch

1 ein Gespann aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger zur Durchführung des Verfahrens,
2 mögliche Betriebsarten der elektrischen Antriebsmotoren des Anhängers,
3 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer möglichen Ausprägung des Verfahrens,
4 die Darstellung der Erzeugung eines Ersatz-Bremsmomentes im Fall einer verminderten Leistungsfähigkeit eines elektrischen Antriebsmotors bei Betrieb des Antriebsmotors in einem Quadranten mit erzeugtem Bremsmoment und
5 die Darstellung von erzeugten oder erzeugbaren Momenten bei verminderter Leistungsfähigkeit eines elektrischen Antriebsmotors in einem Quadranten mit erzeugtem Antriebsmoment.

Zunächst wird auf die 1 Bezug genommen. In dieser Figur ist ein Gespann 1 ersichtlich, welches aus einem Zugfahrzeug 10 und einem Anhänger 11 besteht. Der Anhänger 11 ist mit dem Zugfahrzeug 10 über eine Deichsel 15 mechanisch verbunden.
Das Zugfahrzeug 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Elektrofahrzeug ausgebildet. Es weist eine Traktionsbatterie 12 zum Antrieb auf, welche in nicht näher dargestellter Weise mit einem Elektromotor 13 zum Antrieb des Zugfahrzeugs 10 signal-, steuerungs- und leistungstechnisch verbunden ist. Im Fahrzeuginnenraum kann das Zugfahrzeug 10 über eine Eingabe- und Anzeigeeinrichtung 14 verfügen, durch die bestimmte Betriebszustände des Anhängers 11 anzeigbar sind oder angezeigt werden.
Eine Auswerte- und Steuereinrichtung 19 dient zur Ansteuerung einer nicht näher dargestellten Fahrstabilisierungs- oder Bremseinrichtung für das Zugfahrzeug 10, welche in geeigneter Weise in den Betrieb von Rädern R des Zugfahrzeugs 10 eingreift.
Der Anhänger 11 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als selbstständig antreibbarer Anhänger ausgebildet. Zu diesem Zweck weist der Anhänger 11 mindestens eine Antriebsachse 16 auf. Die Antriebsachse 16 wird durch ein rechtes und ein linkes Rad (RR, RL) gebildet
Jedem der Räder RR und RL ist jeweils ein elektrischer Antriebsmotor EAR und EAL zugeordnet. Die Antriebsmotoren EAR und EAL sind vorzugsweise als Radnabenmotoren ausgebildet.
Des Weiteren ist jedem der erwähnten Räder RR und RL des Anhängers 11 eine Reibungsbremse RBR und RBL zugeordnet.
Sowohl die elektrischen Antriebsmotoren EAR und EAL als auch die Reibungsbremsen RBR und RBL sind über Signal- und Steuerleitungen 20 signal- und steuerungstechnisch mit einer Auswerte- und Steuereinrichtung 18 verbunden.
Über die Auswerte- und Steuereinrichtung 18 sind die Antriebsmotoren EAR und EAL und auch die Reibungsbremsen RBR und RBL einzeln und unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbar.
Vorzugsweise ist jeder der elektrischen Antriebsmotoren EAR und EAL mit einer Reibungsbremse RBR und RBL zu einer Baueinheit zusammengefasst. Beispielsweise bilden also der Antriebsmotor EAR und die Reibungsbremse RBR eine Baueinheit.
Ihre elektrische Energie beziehen die Antriebsmotoren EAR und EAL bei Betrieb in einem ersten und einem dritten Quadranten (Antreiben, vgl. auch 2) durch den elektrischen Strom einer Traktionsbatterie 17. Bei Betrieb in einem zweiten und einem vierten Quadranten (Bremsen, vgl. auch 2) speisen sie elektrische Energie in die Traktionsbatterie 17 zurück.
Ihre elektrische Energie beziehen die Reibungsbremsen RBR und RBL aus einer Niedervoltbatterie (nicht näher dargestellt). Die dazu notwendigen, elektrischen Verbindungen zwischen der Traktionsbatterie 17 und den Antriebsmotoren EAR und EAL beziehungsweise zwischen der Niedervoltbatterie und den Reibungsbremsen RBR und RBL sind der Übersichtlichkeit halber nicht näher dargestellt.
Ferner ist jedem der Antriebsmotoren EAR und EAL eine Sensorik 21 zugeordnet. Mit Hilfe der Sensorik 21 werden die Drehwinkel der Räder RR und RL (oder von diesen Winkeln abhängige Signale) erfasst und zur Kommutierung der Antriebsmotoren EAR und EAL verwendet. Durch zeitliches Differenzieren der Drehwinkel der Räder RR und RL können daraus die Raddrehzahlen der Räder RR und RL errechnet werden. Alternativ können mit Hilfe der Sensorik 21 die Raddrehzahlen der Räder RR und RL direkt erfasst werden.
Es versteht sich von selbst, dass der Anhänger 11 auch mit mehreren Antriebsachsen 16 mit jeweils rechtem und linkem Antriebsmotor EAR und EAL sowie jeweils rechter und linker Reibungsbremse RBR und RBL aufgebaut sein kann.
In der 2 ist dargestellt, dass jeder der Antriebsmotoren EAR und EAL in der Lage ist, in einem sogenannten Vier-Quadranten-Betrieb betrieben zu werden. So ist in der Figur eine Drehzahl n eines Antriebsmotors über dem erzeugten Moment M dargestellt.
Es sind vier Quadranten I bis IV ersichtlich, in denen jeder der elektrischen Antriebsmotoren EAR und EAL betrieben werden kann. So dreht sich ein Antriebsmotor im Quadranten I beispielsweise in einem Rechtslauf mit einer bestimmten Drehzahl n und erzeugt dabei ein (die Drehzahl erhöhendes) Antriebsmoment MTreib. Im Quadranten III hingegen läuft der Antriebsmotor in einem Linkslauf mit einer bestimmten Drehzahl N und erzeugt dabei ebenfalls ein Antriebsmoment MTreib.
Im Quadranten II läuft der Antriebsmotor in einem Rechtslauf mit einer bestimmten Drehzahl n. Allerdings wird in diesem Quadranten ein (die Drehzahl reduzierendes) Bremsmoment MBrems erzeugt. Im Quadranten IV hingegen läuft der Antriebsmotor in einem Linkslauf mit einer bestimmten Drehzahl n, wobei auch in diesem Fall ein Bremsmoment MBrems erzeugt wird.
In den Quadranten I sowie III, in denen bei Vorwärts- beziehungsweise Rückwärtsfahrt das Antriebsmoment MTreib erzeugt wird, wird der Traktionsbatterie 17 also elektrische Energie entnommen und in den Antriebsmotoren EAR und EALin kinetische Energie umgewandelt.
Beim Betrieb der Antriebsmotoren EAR und EAL in den Quadranten II oder IV mit erzeugtem Bremsmoment MBrems hingegen, wird kinetische Energie im jeweiligen Antriebsmotor in elektrische Energie gewandelt, der Traktionsbatterie 17 zugeführt und in dieser gespeichert (auch Rekuperation genannt).
Häufig wird der Betriebszustand auftreten, bei dem ein Antriebsmotor ein Antriebsmoment MTreib und der andere Antriebsmotor ein Bremsmoment MBrems erzeugt. Dabei wird durch das Bremsmoment MBrems elektrische Energie erzeugt, die zur Erzeugung des Antriebsmoments MTreib verwendet wird. Je nach Höhe von MTreib und MBrems kann nun der Traktionsbatterie elektrische Energie entnommen oder hinzugefügt werden.
Allerdings kann der Fall auftreten, dass einer der Antriebsmotoren EAR und EAL nur über verminderte Leistungsfähigkeit verfügt oder sogar gänzlich ausfällt. Wie in einem solchen Fall verfahren werden soll, soll zunächst anhand eines in der 3 gezeigten Ablaufdiagramms erläutert werden. Dabei soll noch erwähnt werden, dass jeder der Antriebsmotoren EAR und EAL über eine Selbstdiagnose verfügt, so dass bei eingeschränkter Leistungsfähigkeit oder bei einem Totalausfall eines der Motoren EAR oder EAL ein entsprechendes Fehlersignal an die Auswerte- und Steuereinrichtung 18 über die Signal- und Steuerleitungen 20 gesendet wird.
So wird beim Fahrbetrieb des Gespanns 1 in einer Abfrage A1 zyklisch abgefragt, ob einer der Antriebsmotoren EAR oder EAL defekt, also in seiner Leistungsfähigkeit zumindest vermindert ist.
Ist dies nicht der Fall, so arbeitet ein Fahrstabilisierungs- oder Bremssystem des Anhängers 11 in einem Verfahrensschritt S1 in gewohnter Weise. Das heißt, dass zur Fahrstabilisierung oder Bremsung erforderliche Antriebs- und/oder Bremsmomente durch einen geeigneten Algorithmus von der Auswerte- und Steuereinrichtung 18 ermittelt und entsprechend durch die Antriebsmotoren EAR und EAL auch erzeugt werden.
Ergibt jedoch die Abfrage A1, dass einer der Antriebsmotoren EAR oder EAL defekt ist, so wird in einer Abfrage A2 abgefragt, ob zur Fahrstabilisierung oder Bremsung durch den defekten Antriebsmotor die Erzeugung eines Bremsmomentes MBrems notwendig ist, ob sich der defekte Antriebsmotor also in einem der Quadranten II oder IV befindet (vergleiche auch 2). Ist dies nicht der Fall, so wird in einem Verfahrensschritt S4 eine Warnmeldung auf der bereits erwähnten Eingabe- und Anzeigeeinrichtung 14 im Innenraum des Zugfahrzeugs 10 ausgegeben. Die Warnmeldung kann zusätzlich auch akustisch über einen nicht näher dargestellten Lautsprecher ausgegeben werden.
Ergibt die Abfrage A2 jedoch, dass durch den defekten Antriebsmotor zur Fahrstabilisierung eigentlich die Erzeugung eines Bremsmomentes notwendig ist, so erfolgt in einem Verfahrensschritt S2 zunächst die Berechnung desjenigen Anteils am erforderlichen Bremsmoment, welcher durch den defekten Antriebsmotor nicht (mehr) erzeugbar ist.
Anschließend erfolgt in einer Abfrage A3 die Überprüfung, ob eine Reibungsbremse, welche dem Rad mit dem defekten Antriebsmotor zugeordnet ist, ein solches Ersatz-Bremsmoment erzeugen kann, welches dem nicht erzeugbaren Anteil am erforderlichen Bremsmoment entspricht oder sogar größer als dieses ist.
Falls dies der Fall ist, so wird durch die Reibungsbremse in einem Verfahrensschritt S3-1 ein Ersatz-Bremsmoment erzeugt, welches dem nicht erzeugbaren Anteil am erforderlichen Bremsmoment entspricht.
Ergibt die Abfrage A3 allerdings, dass durch die Reibungsbremse der nicht erzeugbare Anteil am erforderlichen Bremsmoment nicht ganz erzeugt werden kann, so wird die Reibungsbremse durch die Auswerte- und Steuereinrichtung 18 in einem Schritt S3-2 derart angesteuert, dass durch die Reibungsbremse das ihr maximal mögliche Ersatz-Bremsmoment erzeugt wird.
In beiden Fällen der Abfrage A3 erfolgt im Anschluss an die Erzeugung des Ersatz-Bremsmomentes im Verfahrensschritt S4 wiederum die Ausgabe einer Warnmeldung für den Fahrzeugführer.
Anhand von 4 ist die Verfahrensweise nochmals aus einem anderen Blickwinkel dargestellt. In der Figur sind die Momente M über der Zeit t aufgetragen. Es ist ein zur Fahrstabilisierung oder Bremsung erforderliches Bremsmoment MBrems_erf dargestellt, welches also zur Fahrstabilisierung oder Bremsung durch einen Antriebsmotor erzeugt werden muss. Auf Grund einer Funktionseinschränkung des Antriebsmotors ist von dem Antriebsmotor jedoch nur ein Bremsmoment MBrems_erzbar erzielbar. Hieraus resultiert eine Differenz AM Brems aus erforderlichem Bremsmoment MBrems_erf und erzielbarem Bremsmoment MBrems_erzbar .
Die entsprechende Reibungsbremse wird dann derart angesteuert, dass durch die Reibungsbremse ein Ersatz-Bremsmoment MBrems_ers erzielt wird, welches gleich der Differenz ΔMBrems ist.
Falls durch die Reibungsbremse die Differenz ΔMBrems nicht erzeugt werden kann, so wird die Reibungsbremse derart angesteuert, dass ein durch die Reibungsbremse maximal erzeugbares Ersatz-Bremsmoment MBrems_ersmax erzielt wird.
In der 5 ist der Fall dargestellt, wenn zur Fahrstabilisierung durch einen defekten Antriebsmotor ein erforderliches Antriebsmoment MTreib_erf nicht mehr erzeugbar ist, sondern lediglich ein geringeres, erzielbares Antriebsmoment MTreib_erzbar gegeben ist. Der defekte Antriebsmotor befindet sich in diesem Fall also im ersten Quadranten I oder im dritten Quadranten III (vergleiche auch 2).
In diesem Fall wird die Reibungsbremse nicht eingesetzt. Ein Ersatz-Bremsmoment MBrems_ers ist folglich gleich null.
Bezugszeichenliste

1: Gespann
10: Zugfahrzeug
11: Anhänger
12: Traktionsbatterie
13: Elektromotor
14: Eingabe- und Anzeigeeinrichtung
15: Deichsel
16: Antriebsachse
17: Traktionsbatterie
18: Auswerte- und Steuereinrichtung
19: Auswerte- und Steuereinrichtung
20: Signal- und Steuerleitungen
21: Sensorik
A1, A2: Abfragen
EAR, EAL: elektrische Antriebsmotoren rechts bzw. links
M: erzeugtes Moment eines Antriebsmotors
MBrems: Bremsmoment
MBremserf: erforderliches Bremsmoment
MBremsers: Ersatz-Bremsmoment
MBremsersmax: maximal mögliches, erzeugbares Ersatz-Bremsmoment
MBremserzbar: erzielbares Bremsmoment
MTreib: Antriebsmoment
MTreiberf: erforderliches Antriebsmoment
n: Drehzahl eines Antriebsmotors
R: Räder des Zugfahrzeugs
RBR, RBL: Reibungsbremsen rechts bzw. links
RR, RL: Räder des Anhängers rechts bzw. links
S1, S2, S3-1, S3-2, S4: Verfahrensschritte
t: Zeit
ΔMTreib: Differenz aus erforderlichem Antriebsmoment und erzeugbarem Antriebsmoment
AM Brems: Differenz aus erforderlichem Bremsmoment und erzeugbarem Bremsmoment
I: erster Quadrant im 4-Quadranten Betrieb des Antriebsmotors
II: zweiter Quadrant im 4-Quadranten Betrieb des Antriebsmotors
III: dritter Quadrant im 4-Quadranten Betrieb des Antriebsmotors
IV: vierter Quadrant im 4-Quadranten Betrieb des Antriebsmotors

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010031158 A1 [0002]
DE 4133912 A1 [0003]
DE 102014003992 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines aus einem Zugfahrzeug (10) und wenigstens einem Anhänger (11) bestehenden Gespanns (1), wobei der Anhänger (11) wenigstens eine Antriebsachse (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Normalbetrieb des Gespanns (1) zur Abbremsung oder zur Erhöhung der Fahrstabilität des Anhängers (11) eine Ansteuerung wenigstens eines eine Seite der Antriebsachse (16) antreibenden Antriebsmotors (EAR, EAL) derart erfolgt, dass je nach Brems- oder Stabilisierungsbedarf durch den wenigstens einen Antriebsmotor (EAR, EAL) entweder ein Antriebsmoment (MTreib) oder ein Bremsmoment (MBrems) erzeugt wird, wobei bei einer Funktionsminderung oder bei einem Funktionsausfall des wenigstens einen Antriebsmotors (EAR, EAL) eine ersatzweise Ansteuerung wenigstens einer der Seite der Antriebsachse (16) zur Verfügung stehenden Reibungsbremse (RBR, RBL) dann erfolgt, wenn zur Bremsung oder zur Fahrstabilisierung des Gespanns (1) die Erzeugung eines Bremsmomentes (MBrems_erf) durch den Antriebsmotor (EAR, EAL) erforderlich ist, wobei die Ansteuerung der Reibungsbremse (RBR, RBL) derart erfolgt, dass durch sie ein Ersatz-Bremsmoment (MBrems_ers) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der Reibungsbremse (RBR, RBL) derart erfolgt, dass durch die Reibungsbremse (RBR, RBL) als Ersatz-Bremsmoment (MBrems_ers) ein durch den Antriebsmotor (EAR, EAL) nicht erzeugbarer Teil des zur Fahrstabilisierung erforderlichen Bremsmomentes (MBrems_erf) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ersatzweisen Ansteuerung einer der einen Seite der Antriebsachse (16) zur Verfügung stehenden Reibungsbremse (RBR, RBL) ein der anderen Seite noch zur Verfügung stehender, funktionstüchtiger Antriebsmotor (EAR, EAL) weiterhin vollständig zur Erzeugung eines der Bremsung oder Fahrstabilisierung dienenden Brems- oder Antriebsmomentes (MBrems oder MTreib) genutzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Ersatz-Bremsmomentes (MBrems_ers) eine Betriebsbremse des Anhängers (11) angesteuert wird.
Anhänger (11) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einer durch wenigstens einen Antriebsmotor (EAR, EAL) antreibbaren Antriebsachse (16), dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger (11) für jede Seite der Antriebsachse (16) wenigstens einen Antriebsmotor (EAR, EAL) und wenigstens eine Reibungsbremse (RBR, RBL) aufweist, wobei sowohl die Antriebsmotoren (EAR, EAL) als auch die Reibungsbremsen (RBR, RBL) unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
Anhänger (11) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungsbremsen (RBR, RBL) elektromechanisch ausgebildet sind.
Anhänger (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmotoren (EAR, EAL) als elektrische Radnabenmotoren ausgebildet sind.
Anhänger (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Antriebsmotor (EAR, EAL) und eine Reibungsbremse (RBR, RBL) als eine Baueinheit ausgebildet sind.