DE102020007357A1

DE102020007357A1 - Verfahren zum Bestimmen einer Raddrehmomentverteilung

Info

Publication number: DE102020007357A1
Application number: DE102020007357.3A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Thönnessen; Thomas Reckeweg; Rene Savelsberg
Original assignee: FEV Group GmbH
Current assignee: FEV Group GmbH
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2021-01-21
Also published as: DE102021128969A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Raddrehmomentverteilung in einem Fahrzeug mit einer Mehrzahl individuell antreibbarer Räder, ein Computerprogrammprodukt und ein Fahrzeug.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen einer Raddrehmomentverteilung in einem Fahrzeug (1) mit einer Mehrzahl individuell antreibbarer Räder (2) umfasst die Schritte:
S1: Erfassen eines angeforderten Gesamtdrehmomentes;
S2: Erfassen eines angeforderten Fahrzeuggiermomentes;
S3: Bestimmen einer ersten möglichen Raddrehmomentverteilung auf die individuell antreibbaren Räder (2), anhand des angeforderten Gesamtdrehmomentes und des angeforderten Fahrzeuggiermomentes;
S4: Bestimmen einer zweiten möglichen Raddrehmomentverteilung auf die individuell antreibbaren Räder (2), anhand des angeforderten Gesamtdrehmomentes und des angeforderten Fahrzeuggiermomentes;
S5: Auswählen einer Raddrehmomentverteilung aus den in den Schritten S3 und S4 bestimmten möglichen Raddrehmomentverteilungen anhand des Ergebnisses eines Vergleichs
o einer ersten prognostizierten Antriebseinheitsverlustleistung bei einem prognostizierten Betrieb des Fahrzeugs (1) mit der ersten möglichen Raddrehmomentverteilung mit
o einer zweiten prognostizierten Antriebseinheitsverlustleistung bei einem prognostizierten Betrieb des Fahrzeugs (1) mit der zweiten möglichen Raddrehmomentverteilung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Raddrehmomentverteilung in einem Fahrzeug mit einer Mehrzahl individuell antreibbarer Räder, ein Computerprogrammprodukt und ein Fahrzeug.
Aus der DE102011116924B4 ist ein Verfahren zum Steuern von Drehmomenten an einem oder mehreren Rädern eines Fahrzeugs bekannt, umfassend Schritte zum Bestimmen einer Drehmomentanforderung, zum Bestimmen mehrerer individueller Drehmomentbefehle und zum Steuern eines oder mehrere Räder anhand der individuellen Drehmomentbefehle.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen einer Raddrehmomentverteilung in einem Fahrzeug mit einer Mehrzahl individuell antreibbarer Räder umfasst die Schritte:

S1: Erfassen eines angeforderten Gesamtdrehmomentes;
S2: Erfassen eines angeforderten Fahrzeuggiermomentes;
S3: Bestimmen einer ersten möglichen Raddrehmomentverteilung auf die individuell antreibbaren Räder, anhand des angeforderten Gesamtdrehmomentes und des angeforderten Fahrzeuggiermomentes;
S4: Bestimmen einer zweiten möglichen Raddrehmomentverteilung auf die individuell antreibbaren Räder, anhand des angeforderten Gesamtdrehmomentes und des angeforderten Fahrzeuggiermomentes;
S5: Auswählen einer Raddrehmomentverteilung aus den in den Schritten S3 und S4 bestimmten möglichen Raddrehmomentverteilungen anhand des Ergebnisses eines Vergleichs
- o einer ersten prognostizierten Antriebseinheitsverlustleistung bei einem prognostizierten Betrieb des Fahrzeugs mit der ersten möglichen Raddrehmomentverteilung mit
- o einer zweiten prognostizierten Antriebseinheitsverlustleistung bei einem prognostizierten Betrieb des Fahrzeugs mit der zweiten möglichen Raddrehmomentverteilung.

Der Begriff „individuell antreibbare Räder“ umfasst dabei sowohl einzelne Räder, welche unabhängig voneinander antreibbar sind, als auch mehrere Räder, welche beispielsweise durch ein Differential miteinander verbunden sein können, und als Einheit unabhängig von mindestens einem weiteren Rad antreibbar sind.
Dadurch, dass mindestens zwei möglichen Raddrehmomentverteilungen bestimmt werden und ein Auswählen einer Raddrehmomentverteilung aus den mindestens zwei möglichen Raddrehmomentverteilungen anhand des Ergebnisses eines Vergleichs einer ersten prognostizierten Antriebseinheitsverlustleistung bei einem prognostizierten Betrieb des Fahrzeugs mit der ersten möglichen Raddrehmomentverteilung mit einer zweiten prognostizierten Antriebseinheitsverlustleistung bei einem prognostizierten Betrieb des Fahrzeugs mit der zweiten möglichen Raddrehmomentverteilung erfolgt, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Bestimmung von antriebseinheitsverlustleistungsarmen Raddrehmomentverteilungen. Durch Einsatz der mittels des Verfahrens bestimmten Raddrehmomentverteilungen kann so eine Betriebseffizienz des Fahrzeugs gesteigert werden.
Bevorzugt wird bei der ersten und der zweiten möglichen Raddrehmomentverteilung eine unterschiedliche Anzahl an Rädern angetrieben. Beispielsweise kann so in einem Fahrzeug mit vier Rädern ein angefordertes Drehmoment in einer ersten möglichen Raddrehmomentverteilung auf alle Räder verteilt werden. Bei einer zweiten möglichen Raddrehmomentverteilung kann das angeforderte Drehmoment beispielsweise auf zwei Räder verteilt werden, wobei ein Antrieb der übrigen beiden Räder unterbleibt. Radantriebseinheiten, wie beispielsweise radindividuelle Elektromotoren, weisen bei der ersten und zweiten möglichen Raddrehmomentverteilung unterschiedliche Betriebsbereiche und Antriebseinheitsverlustleistungen auf. Durch einen Vergleich kann so ermittelt werden, welche mögliche Raddrehmomentverteilung eine höhere Antriebseffizienz bietet.
Bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt:

S2-1: Erfassen von Radaufstandskräften der individuell antreibbaren Räder, wobei die Radaufstandskräfte beim Bestimmen der möglichen Raddrehmomentverteilungen in den Schritten S3 und/oder S4 und/oder S4-1 berücksichtigt werden.

Durch das Erfassen der Radaufstandskräfte ist es möglich, maximal übertragbare Drehmomente einzelner Räder zu bestimmen und sicherzustellen, dass diese beim Bestimmen und/oder Auswählen von Raddrehmomentverteilungen nicht überschritten werden.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt veranlasst, wenn es von einer Recheneinheit ausgeführt wird, die Recheneinheit dazu, ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen einer Raddrehmomentverteilung in einem Fahrzeug mit einer Mehrzahl individuell antreibbarer Räder auszuführen.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst

a. eine Mehrzahl individuell antreibbarer Räder, welche jeweils von einer radindividuellen Antriebseinheit antreibbar sind,
b. eine Einheit zum Erfassen eines angeforderten Gesamtdrehmomentes,
c. eine Einheit zum Erfassen eines Fahrzeuggiermomentes,
d. eine Recheneinheit, welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt auszuführen, und
e. eine Steuereinheit, welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, eine mittels der Recheneinheit bestimmte Raddrehmomentverteilung auf die individuell antreibbaren Räder zu steuern.

Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einer Mehrzahl individuell antreibbarer Räder und
2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer Raddrehmomentverteilung in einem Fahrzeug mit einer Mehrzahl individuell antreibbarer Räder.

Das in 1 gezeigte Fahrzeug 1 umfasst vier individuell antreibbare Räder 2. Jedes Rad ist mit einer separaten radzugehörigen Antriebseinheit 4 verbunden. Die Antriebseinheiten 4 sind als Elektromotoren ausgebildet und treiben die Räder 2 jeweils individuell und unabhängig von den anderen Antriebseinheiten 4 an. Darüber hinaus ist jedes Rad 2 mit einer Einheit zum Erfassen einer Radaufstandskraft 8 ausgerüstet. Weiterhin umfasst das Fahrzeug 1 eine Einheit zum Erfassen eines angeforderten Gesamtdrehmomentes 5 sowie eine Einheit zum Erfassen eines Fahrzeuggiermomentes 6. Im Ausführungsbeispiel wird das angeforderte Gesamtdrehmoment von einem Fahrer des Fahrzeugs 1 mittels eines Fahrpedals angefordert. In weiteren Ausführungsformen können Gesamtdrehmomente auch von Fahrerassistenzsystem angefordert werden. Im Betrieb übertragen die Einheiten 5, 6, 8 erfasste Radaufstandskräfte und Fahrzeuggiermomente sowie angeforderte Gesamtdrehmomente an eine vom Fahrzeug 1 umfasste Recheneinheit 3. Diese ist dazu ausgebildet, durch Ausführung eines Computerprogrammproduktes ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen einer Raddrehmomentverteilung durchzuführen. Weiterhin verfügt das Fahrzeug 1 über eine Steuereinheit 7, die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, eine mittels der Recheneinheit 3 bestimmte Raddrehmomentverteilung auf die individuell antreibbaren Räder 2 zu steuern und dadurch einen energieeffizienten Fahrzeugbetrieb zu gewährleisten.
Im Ausführungsbeispiel bestimmt die Recheneinheit 3 Raddrehmomentverteilungen mit dem in 1 dargestellten Verfahren. In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens erfasst die Einheit zum Erfassen eines angeforderten Gesamtdrehmomentes 5 anhand einer Fahrpedalstellung ein von einem Fahrer angefordertes Gesamtdrehmoment. In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens erfasst die Einheit zum Erfassen eines angeforderten Fahrzeuggiermomentes 6 ein angefordertes Fahrzeuggiermoment anhand einer Lenkradstellung und einer Fahrzeuggeschwindigkeit. In einem weiteren Verfahrensschritt S21 erfassen die Einheiten zum Erfassen von Radaufstandskräften 8 die Radaufstandskräfte aller individuell antreibbarer Räder 2. In einem dritten Schritt des Verfahrens S3 bestimmt die Recheneinheit 3 eine erste mögliche Raddrehmomentverteilung auf die individuell antreibbaren Räder 2 anhand des angeforderten Gesamtdrehmomentes und des angeforderten Fahrzeuggiermomentes. In einem vierten Schritt S4 bestimmt die Recheneinheit 3 eine zweiten möglichen Raddrehmomentverteilung auf die individuell antreibbaren Räder 2, anhand des angeforderten Gesamtdrehmomentes und des angeforderten Fahrzeuggiermomentes. In einem weiteren Verfahrensschritt S41 bestimmt die Recheneinheit 3 eine dritte möglichen Raddrehmomentverteilung auf die individuell antreibbaren Räder 2 anhand des angeforderten Gesamtdrehmomentes und des angeforderten Fahrzeuggiermomentes.
Bei der ersten, zweiten und dritten möglichen Raddrehmomentverteilung wird dabei eine unterschiedliche Anzahl an Rädern 2 angetrieben. Im Ausführungsbeispiel ist das angeforderte Gesamtdrehmoment bei der ersten möglichen Raddrehmomentverteilung auf alle vier Räder 2 verteilt. Bei der zweiten möglichen Raddrehmomentverteilung ist das angeforderte Gesamtdrehmoment auf die beiden Vorderräder des Fahrzeugs 1 verteilt. Die Hinterräder werden bei der zweiten möglichen Raddrehmomentverteilung nicht für einen Antrieb genutzt. Dagegen ist das angeforderte Gesamtdrehmoment bei der dritten möglichen Raddrehmomentverteilung auf die beiden Hinterräder des Fahrzeugs 1 verteilt. Die Vorderräder werden bei der dritten möglichen Raddrehmomentverteilung nicht für einen Antrieb genutzt. Bei der ersten, zweiten und dritten möglichen Raddrehmomentverteilung werden jeweils gleichviele linke und rechte Räder angetrieben. Dadurch wird sichergestellt, dass alle drei möglichen Raddrehmomentverteilungen dazu geeignet sind, alle angeforderten Fahrzeuggiermomente und Gesamtdrehmomente abzubilden. Im Ausführungsbeispiel weisen die radindividuellen Elektromotoren 4 jeweils unterschiedliche Betriebsbereiche und Antriebseinheitsverlustleistungen bei prognostizierten Fahrzeugbetrieben mit der ersten, zweiten und dritten möglichen Raddrehmomentverteilung auf. Dies ermöglicht eine Energieoptimierung des Fahrzeugbetriebes durch Selektion der Raddrehmomentverteilung mit den geringsten Antriebsverlustleistungen.
In einem weiteren Schritt S42 des Verfahrens vergleicht die Recheneinheit 3 mögliche Raddrehmomente einzelner Räder 2 aus den in den Schritten S3 und S4 und S41 bestimmten möglichen Raddrehmomentverteilungen mit Maximaldrehmomenten der jeweiligen Räder 2. Die Maximaldrehmomente werden dabei anhand von Radaufstandskräften bestimmt, welche mittels der Einheiten zum Erfassen einer Radaufstandskräften 8 erfasst werden.
Im Falle einer Überschreitung eines Maximalradrehmoments bei einem Rad berechnet die Recheneinheit 3 eine neue mögliche Raddrehmomentverteilung. Dazu reduziert die Recheneinheit 3 das mögliche Raddrehmoment des Rades, welches das Maximalradrehmoment überschreitet und verteilt die aus der Reduzierung hervorgehende Raddrehmomentdifferenz auf die übrigen angetriebenen Räder.
In einem fünften Schritt S5 des Verfahrens wählt die Recheneinheit 3 eine Raddrehmomentverteilung aus den in den Schritten S3, S4 und S41 bestimmten möglichen Raddrehmomentverteilungen anhand des Ergebnisses eines Vergleichs einer ersten prognostizierten Antriebseinheitsverlustleistung bei einem prognostizierten Betrieb des Fahrzeugs 1mit der ersten möglichen Raddrehmomentverteilung, einer zweiten prognostizierten Antriebseinheitsverlustleistung bei einem prognostizierten Betrieb des Fahrzeugs 1 mit der zweiten möglichen Raddrehmomentverteilung und einer dritten prognostizierten Antriebseinheitsverlustleistung bei einem prognostizierten Betrieb des Fahrzeugs 1 mit der dritten möglichen Raddrehmomentverteilung aus. Dabei wird aus den drei möglichen Raddrehmomentverteilungen diejenige ausgewählt, bei der die prognostizierten Antriebseinheitsverlustleistungen am geringsten sind. Im Ausführungsbeispiel wird die ausgewählte Raddrehmomentverteilung an die Steuereinheit 7 übergeben. Die Steuerung der individuell antreibbaren Räder 2 gemäß der ausgewählten Raddrehmomentverteilung ermöglicht dabei einen Betrieb des Fahrzeugs 1 mit einer hohen Energieeffizienz.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) wird ein erfindungsgemäßes Verfahren in einem Fahrzeug mit sechs Rädern angewendet. Dabei verteilen sich die sechs Räder auf drei Achsen. Bei einer der Achsen sind zwei Räder mittels eines Differentialgetriebes verbunden und bilden eine separat von den übrigen Rädern antreibbare Einheit, welche mit einem Anteil eines angeforderten Gesamtdrehmomentes beaufschlagbar ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) berücksichtigt die Recheneinheit 3 beim Auswählen einer Raddrehmomentverteilung aus einer Mehrzahl von möglichen Raddrehmomentverteilungen in Schritt S5 einen von einem Fahrer gewählten Fahrmodus. So werden bei einer Auswahl des Fahrmodus „Sport“ beispielswese solche möglichen Raddrehmomentverteilungen bei der Auswahl bevorzugt, welche, im Vergleich zu den weiteren möglichen Raddrehmomentverteilungen, zu einem dynamischeren Fahrverhalten führen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011116924 B4 [0002]

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer Raddrehmomentverteilung in einem Fahrzeug (1) mit einer Mehrzahl individuell antreibbarer Räder (2), umfassend die Schritte: S1: Erfassen eines angeforderten Gesamtdrehmomentes; S2: Erfassen eines angeforderten Fahrzeuggiermomentes; S3: Bestimmen einer ersten möglichen Raddrehmomentverteilung auf die individuell antreibbaren Räder (2) anhand des angeforderten Gesamtdrehmomentes und des angeforderten Fahrzeuggiermomentes; S4: Bestimmen einer zweiten möglichen Raddrehmomentverteilung auf die individuell antreibbaren Räder (2) anhand des angeforderten Gesamtdrehmomentes und des angeforderten Fahrzeuggiermomentes; S5: Auswählen einer Raddrehmomentverteilung aus den in den Schritten S3 und S4 bestimmten möglichen Raddrehmomentverteilungen anhand des Ergebnisses eines Vergleichs o einer ersten prognostizierten Antriebseinheitsverlustleistung bei einem prognostizierten Betrieb des Fahrzeugs (1) mit der ersten möglichen Raddrehmomentverteilung mit o einer zweiten prognostizierten Antriebseinheitsverlustleistung bei einem prognostizierten Betrieb des Fahrzeugs (1) mit der zweiten möglichen Raddrehmomentverteilung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei der ersten und der zweiten möglichen Raddrehmomentverteilung eine unterschiedliche Anzahl an Rädern (2) angetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die unterschiedlichen Anzahlen an angetriebenen Rädern (2) bei der ersten und der zweiten möglichen Raddrehmomentverteilung jeweils gleichviele linke und rechte Räder umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: S4-1: Bestimmen zumindest einer dritten möglichen Raddrehmomentverteilung auf die individuell antreibbaren Räder (2) anhand des angeforderten Gesamtdrehmomentes und des angeforderten Fahrzeuggiermomentes;
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: S2-1: Erfassen von Radaufstandskräften der individuell antreibbaren Räder (2), wobei die Radaufstandskräfte beim Bestimmen der möglichen Raddrehmomentverteilungen in den Schritten S3 und/oder S4 und/oder S4-1 berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: S4-2: Vergleich von möglichen Raddrehmomenten einzelner Räder (2) aus den in den Schritten S3 und S4 bestimmten möglichen Raddrehmomentverteilungen mit Maximal- und/oder Minimalradrehmomenten der jeweiligen Räder (2), wobei bei einer Überschreitung eines Maximalradrehmoments oder Unterschreitung eines Minimalraddrehmomentes bei einem Rad eine neue mögliche Raddrehmomentverteilung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die neue mögliche Raddrehmomentverteilung durch o eine Reduzierung des möglichen Raddrehmomentes des Rades, welches das Maximalradrehmoment überschreitet, und/oder o eine Erhöhung des möglichen Raddrehmomentes des Rades, welches das Minimalradrehmoment unterschreitet, und o eine Verteilung einer aus der Reduzierung und/oder Erhöhung hervorgehenden Raddrehmomentdifferenz auf die übrigen angetriebenen Räder bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Bestimmen der möglichen Raddrehmomentverteilungen in den Schritten S3 und/oder S4 und/oder beim Auswählen in Schritt S5 ein von einem Fahrer gewählter Fahrmodus berücksichtigt wird.
Computerprogrammprodukt, das, wenn es von einer Recheneinheit (3) ausgeführt wird, die Recheneinheit (3) dazu veranlasst, ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Fahrzeug (1), umfassend a. eine Mehrzahl individuell antreibbarer Räder (2), welche jeweils von einer radindividuellen Antriebseinheit (4) antreibbar sind, b. eine Einheit zum Erfassen eines angeforderten Gesamtdrehmomentes (5), c. eine Einheit zum Erfassen eines Fahrzeuggiermomentes (6), d. eine Recheneinheit (3), welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 9 auszuführen und e. eine Steuereinheit (7), welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, eine mittels der Recheneinheit (3) bestimmten Raddrehmomentverteilung auf die individuell antreibbaren Räder (2) zu steuern.