DE102021133760A1

DE102021133760A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Antriebssteuerung eines Fahrzeugzugs

Info

Publication number: DE102021133760A1
Application number: DE102021133760.7A
Authority: DE
Inventors: Mirko Brütt; Gerhard Grömmer; Stefan Igl; Daniel Pfefferkorn; Jan Spremberg; Thomas Wolf
Original assignee: ZF CV Systems Global GmbH; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF CV Systems Global GmbH; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2023-06-22
Also published as: WO2023110397A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (40) zur Antriebssteuerung eines Fahrzeugzuges (1), welcher ein Zugfahrzeug (2) und ein daran angekoppeltes Anhängefahrzeug (3) aufweist, wobei beide Fahrzeuge (2, 3) antreibend und bremsend wirksam sind, wobei das Anhängefahrzeug (3) ein elektrisches Antriebssystem (9) aufweist, wobei mittels einer an einem Koppelelement (10) einer Anhängevorrichtung (6) des Zugfahrzeugs (2) angeordneten Sensoreinrichtung (13) eine von einem Gegenkoppelelement (12) des Anhängefahrzeugs (3) auf das Koppelelement (10) des Zugfahrzeugs (2) übertragene Koppelkraft (Fx, Fy, Fz) ermittelt wird, und wobei beide Fahrzeuge (2, 3) mittels einer elektronischen Steuereinrichtung (30) des Zugfahrzeugs (2) und/oder des Anhängefahrzeugs (3) antreibend sowie bremsend in Abhängigkeit von der ermittelten Koppelkraft (Fx, Fy, Fz) aufeinander abgestimmt werden. Hierbei ist gemäß der Erfindung im Wesentlichen vorgesehen, dass mittels der elektronischen Steuereinrichtung (30) ein Antriebsmoment (MA_el) oder ein Bremsmoment (MB_el) des Anhängefahrzeugs (3) zum Erreichen einer Koppelkraftzielvorgabe (Fx_ziel) in Fahrzeuglängsrichtung unter Berücksichtigung eines Koppelkraftgrenzwertes (Fy-lim)in Fahrzeugquerrichtung sowie unter Berücksichtigung einer Antriebsmomentanforderung oder Bremsmomentanforderung (MA_F, MB_F) des Fahrers bestimmt und erzeugt wird. Die Sensoreinrichtung (13) weist einen mehrarmigen Träger (14) mit an den Messarmen (20a - 20d) als Kraftsensoren in allen drei Raumrichtungen wirksamen Dehnungsmessstreifenrosetten (25a - 25d) auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Antriebssteuerung eines Fahrzeugzuges, welcher ein Zugfahrzeug und ein an dieses Zugfahrzeug angekoppeltes Anhängefahrzeug aufweist, wobei beide Fahrzeuge antreibend und bremsend wirksam sind, wobei das Anhängefahrzeug ein elektrisches Antriebssystem aufweist, wobei mittels einer an einem Koppelelement einer Anhängevorrichtung des Zugfahrzeugs angeordneten Sensoreinrichtung eine von einem Gegenkoppelelement des Anhängefahrzeugs auf das Koppelelement des Zugfahrzeugs übertragene Koppelkraft ermittelt wird, und wobei beide Fahrzeuge mittels einer elektronischen Steuereinrichtung des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängefahrzeugs antreibend und bremsend in Abhängigkeit von der ermittelten Koppelkraft aufeinander abgestimmt werden. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie einen Fahrzeugzug mit einer derartigen Einrichtung.
Das dynamische Verhalten von derartigen Fahrzeugzügen, wie beispielsweise landwirtschaftliche Traktoren mit daran angekoppelten Anhängefahrzeugen oder Anbaugeräten, oder andere Nutzfahrzeugzüge, die auf normalen Straßen oder im Gelände im Einsatz sind, oder Sattelzügen für Schwertransporte, wird wesentlich durch die Bewegungen des Anhängefahrzeugs und die dabei auftretenden Zug-, Schub- und Querkräfte beeinflusst. Wenn zukünftig die Anhängefahrzeuge derartiger Fahrzeugzüge mit antreibbaren Achsen ausgerüstet werden, ist die möglichst genaue Kenntnis der aktuell wirksamen Koppelkräfte an deren Anhängevorrichtungen eine wichtige Voraussetzung, um einen sicheren und effizienten Betrieb eines solchen Fahrzeuggespanns zu gewährleisten.
Allerdings beschränkt sich die Ermittlung von Koppelkräften für derartige Fahrzeugzüge bisher meistens nur auf die Fahrzeuglängsrichtung zur Ermittlung von Schubkräften oder Zugkräften und beruht häufig nur auf indirekten Messungen und Abschätzungen während bestimmter Manöver, wie beispielsweise bei Bremsvorgängen. Im landwirtschaftlichen Anwendungsbereich bekannt sind Koppelkraftmessungen an einer Dreipunktaufhängung einer Anhängevorrichtung eines Traktors, welche Informationen über eine in Längsrichtung des landwirtschaftlichen Zuges wirksame Kraft liefern. Diese Koppelkraftmessungen sind jedoch für eine sichere und effektive Ansteuerung von Fahrzeugzügen mit elektrisch abtreibbaren Anhängefahrzeugen unzureichend. Benötigt wird eine kontinuierliche Ermittlung der auftretenden Kräfte und Momente an der Anhängevorrichtung in allen drei Raumrichtungen.
Zudem soll mit Hilfe einer Rekuperation von kinetischer Bewegungsenergie des Anhängefahrzeugs bei Bremsmanövern ein kraftstoffsparender sowie emissionsarmer Betrieb des Fahrzeugzuges erreicht werden. Dabei sollen während des Aufladens eines elektrischen Energiespeichers im generatorischen Betrieb der an den antreibbaren Achsen des Anhängers verbauten elektrischen Maschinen gleichzeitig die Reibungsbremsen entlastet und dadurch der Verschleiß der Reibungsbremsen verringert werden. Außerdem soll mit Hilfe von elektrisch antreibenden Anhängerachsen eine verbesserte Traktion in anspruchsvollen Fahrsituationen, wie bei steilen Bergauffahrten oder bei rutschigen Untergrundbedingungen, sowie eine erhöhte Beschleunigungsfähigkeit der Fahrzeugkombination ermöglicht werden.
Zum anderen kann es bei einer falschen oder fehlenden Bremsabstimmung zu überhöhten Kopplungskräften und insbesondere zu sehr hohen Schubkräften zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhängefahrzeug sowie in der Folge zur Instabilität des Fahrzeugzuges kommen. Dieses kann beispielsweise bei Bergabfahrten zu gefährlichen Situationen führen. Insbesondere wird ein unter Umständen gefährliches Einknicken der Fahrzeugkombination, das sogenannte „Jack-Knifing“, in kritischen Fahrsituationen zu vermeiden sein. Die Antriebssteuerung soll daher mithilfe des elektrischen Antriebs des Anhängers solchen unerwünschten Situationen gezielt entgegenwirken. Dies alles erfordert eine möglichst genaue Kenntnis der auftretenden Kräfte und Momente an der Anhängevorrichtung in allen drei Raumrichtungen zu jedem Zeitpunkt im Betrieb des Fahrzeugzugs.
Weiter kann eine kontinuierliche Ermittlung der auftretenden Kräfte und Momente an der Anhängevorrichtung zusätzlich zu einer permanenten Überwachung der Zug- und Schubkräfte zwischen den miteinander gekoppelten Fahrzeugen zur Ermittlung für die Bestimmung weiterer wichtiger aktueller Informationen genutzt werden, wie dem aktuellen Knickwinkel der Koppelvorrichtung, dem Ladungszustand des Anhängefahrzeugs oder die Neigung des Fahrzeugaufbaus. Diese Informationen können als Regelgrößen für Fahrdynamikregelsysteme in Fahrzeugkombinationen, beispielsweise für elektrische Antriebssysteme, für elektronische Bremssysteme, elektronische Stabilitätskontrollen und elektronische Niveauregelungen oder für Fahrerassistenzsysteme zur Verfügung gestellt werden. Durch die zukünftige Elektrifizierung der Antriebsstränge gewinnt die genaue Kenntnis von Koppelkräften und Koppelmomenten für die Regelung von elektrischen Antriebssystemen in Fahrzeugkombinationen erkennbar zunehmend an Bedeutung.
Aus der US 2007 0193 795 A1 ist ein Anhängefahrzeug mit einem elektrischen Antrieb bekannt, bei dem die Antriebsräder an einer Anhängerachse von jeweils einer elektrischen Maschine antreibbar sind. Eine zwischen einem Zugfahrzeug und dem Anhängefahrzeug übertragene Kraft wird nach Größe und Richtung mittels eines Kraftsensors gemessen. Außerdem wird mit einem Sensor eine Querbeschleunigung des Anhängefahrzeugs gemessen. Das Kraftsignal und das Querbeschleunigungssignal werden einer Steuerung zur Verfügung gestellt. Die Steuerung sendet Steuersignale in Abhängigkeit von dem Sensorsignal des Kraftsensors an die beiden elektrischen Maschinen, um diese wahlweise in einem regenerativen Bremsmodus oder in einem Antriebsmomentmodus zu betreiben. Der Bremsmodus wird aktiviert, wenn die von dem Kraftsensor gemessene Kraft einen vorgegebenen Wert bei der Abbremsung des Anhängefahrzeugs überschreitet. Der Antriebsmomentmodus wird aktiviert, wenn die von dem Kraftsensor gemessene Kraft einen vorgegebenen Wert bei der Beschleunigung des Anhängefahrzeugs überschreitet. Zwischen den beiden Modi können die elektrischen Maschinen in einen Leerlaufzustand geschaltet werden.
Die EP 2 394 890 B1 offenbart ein Verfahren für eine Fahrzeugkombination mit einem Zugfahrzeug und einem elektrisch antreibbaren Anhängefahrzeug, mit einem Antriebsschlupfsystem und einem Antiblockiersystem, wobei zur Steuerung der Zugkraft und/oder des Bremsens von an den Rädern angeordneten elektrischen Maschinen zumindest einer Achse des Anhängers, mit einem Kraftsensor eine Zugkraft oder eine Schubkraft, welche auf den Anhänger ausgeübt wird, gemessen wird. Ein elektrisches Antriebsmoment wird erzeugt, wenn das Antriebsschlupfsystem inaktiv ist, die Fahrgeschwindigkeit ungleich Null ist, und eine negative Kraft, also eine Zugkraft, gemessen wird. Ein elektrisches Bremsmoment wird dagegen erzeugt, wenn ein Antiblockiersystem inaktiv ist, die Fahrgeschwindigkeit ungleich Null ist, und eine positive Kraft, also eine Schubkraft, gemessen wird. Der elektrische Antrieb des Anhängefahrzeugs soll im Betrieb der Fahrzeugkombination derart eingesetzt werden, dass die Antriebsleistungen des Zugfahrzeugs mit Anhänger und des Zugfahrzeugs ohne Anhänger gleich groß sind.
Aus der DE 20 2020 003 111 U1 ist ein Antriebsregelsystem für ein elektrisch antreibendes Anhängefahrzeug bekannt, bei dem ein Linearsensor in Form eines Hallsensors in Abhängigkeit von einer zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhängefahrzeug wirkenden Schubkraft oder von einer Zugkraft ein elektrisches Signal erzeugt, mittels dem eine Antriebsleistung oder eine Rekuperation des elektrischen Antriebs geregelt wird. Die Regelung erfolgt derart, dass der Kraftaufwand zum Fahren mit dem Anhängefahrzeug dem Kraftaufwand zum Fahren ohne Anhänger gleich sein soll. Auch beim Bremsen soll das Anhängefahrzeug das Zugfahrzeug nicht schieben.
Die DE 10 2010 042 907 A1 beschreibt ein Rekuperationssystem für einen elektrisch angetriebenen Fahrzeuganhänger, bei dem ein Umwandlungsgrad, mit dem die kinetische Energie des Fahrzeuganhängers während eines positiven oder eines negativen Beschleunigungsvorgangs des Fahrzeuganhängers in elektrische Energie umwandelt wird, mit einer Kraft in Beziehung gesetzt wird, welche von dem Zugfahrzeug auf den Fahrzeuganhänger ausgeübt wird. Die Kraft wird von einem Kraftsensor in Form eines Piezosensors gemessen.
Aus der WO 2021 013 540 A1 ist ein Verfahren zum Ansteuern eines elektrischen Antriebs eines Anhängefahrzeugs einer Zugfahrzeug-Anhängefahrzeug-Kombination bekannt, bei dem eine aktuelle Masse des Zugfahrzeugs und optional zusätzlich eine aktuelle Masse des Anhängefahrzeugs sowie eine aktuelle Antriebskraft des Zugfahrzeugs bestimmt werden. In Abhängigkeit der aktuellen Masse beziehungsweise Massen und der aktuellen Antriebskraft sowie optional zusätzlich in Abhängigkeit von einem aktuellen Schlupf mindestens eines angetriebenen Rades des Zugfahrzeugs, wird eine aktuelle Beschleunigungsanforderung für den elektrischen Antrieb des Anhängefahrzeugs bestimmt. Der elektrische Antrieb des Anhängefahrzeugs wird in Abhängigkeit von der Beschleunigungsanforderung derart angesteuert, dass die gewünschte Beschleunigung des Anhängefahrzeugs kleiner oder gleich der aktuellen Beschleunigung des Zugfahrzeugs ist. Folglich führt das Zugfahrzeug immer eine vergleichsweise gleiche oder größere Beschleunigung im Antriebsfall oder im Bremsfall aus als das Anhängefahrzeug. Ein Schieben des Zugfahrzeugs durch das Anhängefahrzeug wird dadurch verhindert. Eine Sensorik zum Bestimmen der aktuellen Massen des Zugfahrzeugs und des Anhängefahrzeugs sowie zum Bestimmen der aktuellen Antriebskraft des Zugfahrzeugs wird als ohnehin in einer Nutzfahrzeug-Kombination vorhanden angenommen. Die entsprechenden Informationen können auch schon in einem Bremssteuergerät des Zugfahrzeugs beziehungsweise in einem Bremssteuergerät des Anhängefahrzeugs bereitstehen.
Die EP 3 162 606 B1 beschreibt ein Verfahren zur Antriebssteuerung einer Antriebsachse an einem Anhänger einer Zugfahrzeug-Anhänger-Kombination, bei dem in Abhängigkeit von gemessenen oder berechneten Aufstandskräften an den Achsen der Fahrzeugkombination und an einer Deichsel des Anhängers sowie in Abhängigkeit von der Antriebsleistung des Zugfahrzeugs eine Soll-Antriebsleistung für die Antriebsachse des Anhängers berechnet wird. Dabei erfolgt die Antriebssteuerung derart, dass ein maximal übertragbares Antriebsmoment an der Antriebsachse des Anhängers nicht überschritten wird, und/oder dass eine von einer Aufstandskraft oder hilfsweise von dem Gewicht des Zugfahrzeugs abhängige maximale Antriebskraft für den Anhänger nicht überschritten wird, und/oder dass ein von einem Benutzer oder einer Steuereinheit definierter Grenzwert einer maximalen Antriebsleistung und/oder Antriebskraft für den Anhänger nicht überschritten wird. Außerdem wird eine Radgeschwindigkeit an den Antriebsrädern der Antriebsachse ermittelt und ein Geschwindigkeitsgrenzwert für die Radgeschwindigkeit zur Begrenzung eines Radschlupfes an diesen Antriebsrädern bestimmt sowie bei der Ansteuerung berücksichtigt.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Antriebssteuerung eines Fahrzeugzuges der eingangs genannten Art vorzustellen, mit dem eine weiter verbesserte Effizienz und zugleich eine weiter erhöhte Betriebssicherheit beim Einsatz eines elektrischen Antriebs eines Anhängefahrzeugs erreicht wird. Das Verfahren soll vor allem, aber nicht ausschließlich, zur Nutzung an Fahrzeugzügen dienen, welche sowohl auf normalen Straßen als auch im Gelände fahren (On-Road-Einsatz, Off-Road-Einsatz). Solche Fahrzeugzüge können beispielsweise landwirtschaftliche Zugmaschinen-Anhänger-Kombinationen sein, welche große Koppelkräfte an deren mechanischen Koppelstellen aufweisen, die durch wechselnde Untergrundbedingungen sowie spontan starke Fahrzeuggeschwindigkeitsänderungen entstehen.
Der Erfindung liegt zudem sie Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorzustellen. Diese Vorrichtung soll insbesondere eine dreidimensionale Messung von Koppelkräften ermöglichen, welche an den mechanischen Koppelelementen von Zugfahrzeug und Anhängefahrzeug wirken. Die Messung soll dabei mit einer hohen Messgenauigkeit und einem empfindlichen Ansprechverhalten möglich sein.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den jeweils zugeordneten Unteransprüchen entnehmbar sind.
Die Erfindung betrifft daher zunächst ein Verfahren zur Antriebssteuerung eines Fahrzeugzuges, welcher ein Zugfahrzeug und ein an dieses Zugfahrzeug angekoppeltes Anhängefahrzeug aufweist, wobei beide Fahrzeuge antreibend und bremsend wirksam sind, wobei das Anhängefahrzeug ein elektrisches Antriebssystem aufweist, wobei mittels einer an einem Koppelelement einer Anhängevorrichtung des Zugfahrzeugs angeordneten Sensoreinrichtung eine von einem Gegenkoppelelement des Anhängefahrzeugs auf das Koppelelement des Zugfahrzeugs übertragene Koppelkraft F_x, F_y, F_z ermittelt wird, und wobei beide Fahrzeuge mittels einer elektronischen Steuereinrichtung des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängefahrzeugs antreibend und bremsend in Abhängigkeit von der ermittelten Koppelkraft F_x, F_y, F_z aufeinander abgestimmt werden.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens werden mindestens die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt:

a) Festlegen und Abspeichern einer Zielvorgabe F_x__ziel für eine Koppelkraft, welche in einer Fahrzeuglängsrichtung wirkt, in der elektronischen Steuereinrichtung,
b) Festlegen und Abspeichern eines Grenzwertes F_y__lim für eine Koppelkraft, welche in einer Fahrzeugquerrichtung wirkt, in der elektronischen Steuereinrichtung,
c) Erkennen eines angekoppelten, antreibend wirksamen Anhängefahrzeugs mittels der Sensoreinrichtung sowie durch
d) Herstellen oder Aktivieren einer Steuerverbindung zwischen der Steuereinrichtung und dem elektrischen Antriebssystem des Anhängefahrzeugs,
e) Ermitteln einer auf das Koppelelement wirkenden Koppelkraft F_x in der Fahrzeuglängsrichtung,
f) Ermitteln einer auf das Koppelelement wirkenden Koppelkraft F_y in der Fahrzeugquerrichtung,
g) Erfassen einer Antriebsmomentanforderung oder eine Bremsmomentanforderung M_A__F, M_B__F eines Fahrers, und
h) Bestimmen sowie Erzeugen eines Antriebsmomentes M_{A_el} oder eines Bremsmomentes M_B__el des Anhängefahrzeugs zum Erreichen der Koppelkraftzielvorgabe F_x__ziel in Fahrzeuglängsrichtung unter Berücksichtigung des Koppelkraftgrenzwertes F_y__lim in Fahrzeugquerrichtung und unter Berücksichtigung der Antriebsmomentanforderung eine Bremsmomentanforderung M_{A F}, M_B__F mittels der elektronischen Steuereinrichtung.

Unter einer Fahrzeuglängsrichtung wird eine gedachte Längsachse durch den Fahrzeugzug verstanden. Unter einer Fahrzeugquerrichtung wird eine gedachte Querachse durch den Fahrzeugzug, also quer zur Fahrzeuglängsrichtung verstanden. Unter einer Fahrzeugvertikalrichtung wird eine gedachte Vertikalachse durch den Fahrzeugzug, vertikal zur Fahrzeuglängsrichtung, verstanden.
Bei einer Nutzung des vorgeschlagenen Verfahrens wird die Effizienz des Fahrzeugantriebs des Fahrzeugzuges verbessert und die Betriebssicherheit erhöht. Insbesondere wird ein kraftstoffsparender beziehungsweise energiesparender Fahrbetrieb sowohl im On-Road-Einsatz als auch im Off-Road-Einsatz erreicht. Zudem wird eine bessere Traktion in schwierigen Fahrsituationen erreicht.
Demnach stellt die Erfindung eine Funktionalität zur Antriebssteuerung eines Fahrzeugzuges vor, die im Wesentlichen auf einer mehrdimensionalen Koppelkraftmessung an einer Anhängevorrichtung des Fahrzeugzuges beruht. Der Fahrzeugzug besteht dabei aus einem Zugfahrzeug und mindestens einem gezogenen Anhängefahrzeug, beispielsweise ein landwirtschaftliches Gespann mit einem Traktor und einem Anhänger oder ein Sattelschlepper mit einem Sattelauflieger. Ziel der Antriebssteuerung ist es, Antriebsmomentanforderungen oder Bremsmomentanforderungen für einen Anhängefahrzeug mit einer oder mehreren elektrisch antreibenden Achsen für eine möglichst effiziente Fahrt einerseits auf der Straße und andererseits abseits der Straße im Gelände zu bestimmen. Zugleich wird durch das vorgestellte Verfahren ein sicherer Betrieb ohne die Gefahr eines Einknickens des Fahrzeuggespanns bei der Nutzung des elektrischen Antriebs des Anhängefahrzeugs durch eine Überwachung der Koppelkräfte gewährleistet. Außerdem wird eine koppelkraftgesteuerte Bremsabstimmung zwischen den vorhandenen Bremssystemen des Fahrzeugzuges und einer Rekuperation an den elektrisch antreibenden Achsen des Anhängefahrzeugs zur Verfügung gestellt. Es ist dabei vorteilhaft, wenn dieses Verfahren zur Antriebssteuerung eines Fahrzeugzuges im Fahrbetrieb kontinuierlich durchgeführt wird.
Bei der Koppelkraftzielvorgabe handelt es sich um einen vorgegebenen Wert für die Längskoppelkraft, also für die in Längsrichtung des Fahrzeugzuges wirkende Koppelkraft. Die Längskoppelkraft kann eine Zugkraft oder eine Schubkraft sein, welche an einem Koppelpunkt der Anhängevorrichtung angreift. Der zu nutzende Zielwert kann bei einem landwirtschaftlichen Gespann beispielsweise auf F_{x_ziel} = 5000 N eingestellt sein. Ein solcher Zielwert kann vorteilhaft durch einen Benutzer beispielsweise an einer Benutzeroberfläche eines Anzeigegeräts des Steuergeräts in bestimmten Grenzen eingestellt werden. In jedem Fall ist der Zielwert so vorkonfiguriert, dass diese Kraft in jeder Betriebssituation sicher durch die Anhängevorrichtung übertragen werden kann.
Die Koppelkraftzielvorgabe dient demnach vorteilhaft dazu, den Antrieb des Zugfahrzeugs bei einer entsprechend hohen, durch den Fahrer signalisiert Anforderung mittels des elektrischen Antriebs des Anhängefahrzeugs zu unterstützen. Dies insbesondere um hohe Zugkräfte auf ein Anhängefahrzeug übertragen zu können, beispielsweise beim Ziehen eines Anbaugerätes zur Bodenbearbeitung oder bei der Abfuhr eines voll beladenen Erntewagens. Eine sicherheitsrelevante Koppelkraftgrenze am Anhängepunkt der Anhängevorrichtung, nämlich die Zielvorgabe, soll dabei eingehalten werden. Dazu wird der elektrische Antrieb des Anhängers erforderlichenfalls zugeschaltet.
Bei geringeren Koppelkräften kann eine Zuschaltung des elektrischen Anhängerantriebs ebenfalls sinnvoll sein, wenn dies für den Gesamtwirkungsgrad des Antriebs des gesamten Fahrzeugzuges effizient und/oder komfortabel ist. Bei einer Gefällefahrt oder bei einer vergleichbaren schubkraftrelevanten Betriebssituation soll hingegen sichergestellt werden, dass das Zugfahrzeug keine oder höchsten eine solche Schubkraft des Anhängefahrzeugs in einer Größenordnung erfährt, welche über die Anhängevorrichtung von dem Zugfahrzeug gefahrlos aufgenommen werden kann. Hierbei wird insbesondere eine Querkraftkomponente berücksichtigt, sodass es keinesfalls zum Einknicken des Gespanns am Koppelpunkt kommen kann. Dazu kann der elektrische Antrieb im generatorischen Betrieb als Hilfsbremse bremsend eingesetzt werden.
Bei dem Querkraftgrenzwert handelt es sich um eine maximal zulässige Koppelkraft in Querrichtung des Fahrzeugzuges. Die Querkoppelkraft entspricht einer quer zur Längsachse der Anhängevorrichtung, also in einer Horizontalebene senkrecht zur Fahrrichtung im Koppelpunkt angreifenden Kraft oder einem angreifenden Moment. Dieser Querkraftgrenzwert kann bei einem landwirtschaftlichen Gespann beispielsweise auf F_y__{lim =} 1000 N eingestellt sein. Sobald dieser Querkraftgrenzwert erreicht oder überschritten wird, wird aus Gründen der Fahrsicherheit und der Stabilität des Fahrzeugzuges das Antriebsmoment der wenigstens einen elektrischen Maschine im Anhängefahrzeug zumindest verringert, oder die elektrisch antreibbare Anhängerachse wird in einen Freilaufmodus geschaltet. Der Querkraftgrenzwert kann vorteilhaft durch einen Benutzer an einer Benutzeroberfläche des erwähnten Anzeigegeräts angepasst werden. Beispielsweise kann der Grenzwert auf rutschigem Untergrund von einem Fahrer des Zugfahrzeugs herabgesetzt werden, um die Fahrsicherheit in schwierigem Gelände zu erhöhen.
Demnach wird, je nach Betriebssituation im Zugbetrieb oder im Schubbetrieb, an den elektrisch antreibbaren Antriebsachsen des Anhängefahrzeugs ein sinnvoll hohes Antriebsmoment oder Bremsmoment erzeugt, um die Koppelkraftzielvorgabe am Koppelpunkt der Anhängevorrichtung im Betrieb des Fahrzeugzuges zu erreichen beziehungsweise einzuhalten, und insbesondere nicht zu überschreiten. Zugleich ist ein besonders effizienter Fahrbetrieb erreichbar.
Der Koppelkraftzielvorgabe, der Querkraftgrenzwert und die mittels der Sensoreinrichtung aktuell ermittelten Werte dieser Kräfte sowie eine aktuelle Antriebsmomentanforderung oder Bremsmomentanforderung eines Fahrers an einen Antriebsmotor des Zugfahrzeugs beziehungsweise an eine Bremsanlage des Fahrzeugzuges werden als Eingangsgrößen in einem Steueralgorithmus der Steuereinrichtung für die Bestimmung eines Antriebsmoments oder eines Bremsmoments des elektrischen Antriebs des Anhängers verarbeitet. Die Fahreranforderung kann beispielweise durch eine jeweilige Fahrpedalstellung beziehungsweise durch eine jeweilige Bremspedalstellung signalisiert werden. Die Steuereinrichtung kann ein einzelnes Steuergerät umfassen, welches in dem Zugfahrzeug oder in dem Anhängefahrzeug angeordnet ist. Alternativ dazu können zwei Steuergeräte vorgesehen sein, von denen jeweils eines in dem Zugfahrzeug und dem Anhängefahrzeug angeordnet ist. Diese Steuergeräte können beispielsweise ein Bremssteuergerät des Zugfahrzeugs und/oder ein Bremssteuergerät des Anhängefahrzeugs und/oder ein Motorsteuergerät des Antriebsmotors des Zugfahrzeugs oder ein Motorsteuergerät der elektrischen Antriebsmaschine des Anhängefahrzeugs sein.
Für die Verarbeitung der Koppelkraftzielvorgabe und des Querkraftgrenzwerts stehen je nach Konfiguration der elektronischen Steuereinrichtung mehrere Optionen zur Verfügung. Beispielsweise können die genannten Eingangsgrößen Koppelkraftzielvorgabe in Fahrzeuglängsrichtung, Querkraftgrenzwert, aktuelle Koppelkraft in Fahrzeuglängsrichtung und aktuelle Querkraft in einen Steueralgorithmus des erwähnten Steuergeräts des Zugfahrzeugs implementiert sein oder als Messwerte zugeführt werden. Der vom Fahrer signalisierte Wunsch für bestimmtes Antriebsmoment oder eine bestimmte Bremswirkung werden diesem Steueralgorithmus ebenfalls zugeführt. Das Steuergerät berechnet anhand dieser Werte eine Drehmomentanforderung beziehungsweise eine Bremsmomentanforderung für die wenigstens eine Elektromaschine des Anhängefahrzeugs, welche dann dem entsprechend elektromotorisch oder generatorisch betrieben wird.
Alternativ dazu kann das Steuergerät des Zugfahrzeugs mittels der erwähnten Grenzwerte und Messwerte eine berechnete Drehmomentanforderung beziehungsweise Bremsmomentanforderung für die wenigstens eine Elektromaschine des Anhängefahrzeugs berechnen und die jeweils zutreffende Anforderung an ein Steuergerät des Anhängefahrzeugs senden. Dieses Steuergeräts des Anhängefahrzeugs steuert anschließend die wenigstens eine elektrische Antriebsmaschine des Anhängefahrzeugs.
Gemäß einer weiteren Alternative können die erwähnten Eingangsgrößen beispielsweise über eine CAN-Bus-Leitung an das Anhängersteuergerät gesendet werden. In dem Anhängersteuergerät wird in diesem Fall die Drehmomentanforderung beziehungsweise die Bremsmomentanforderung für den aktuellen Betrieb der wenigstens einen elektrischen Antriebsmaschine des Anhängefahrzeugs berechnet und diese entsprechend angesteuert.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine auf das Koppelelement der Anhängevorrichtung des Zugfahrzeugs wirkende Koppelkraft F_z in einer Fahrzeugvertikalrichtung ermittelt wird, und dass die Antriebssteuerung des Anhängefahrzeugs und/oder die Antriebssteuerung des Zugfahrzeugs zusätzlich in Abhängigkeit von dieser Koppelkraft F_z in der Fahrzeugvertikalrichtung betrieben wird.
Demnach kann zur Antriebssteuerung des Anhängerantriebs zusätzlich eine auf die Anhängevorrichtung wirkende Stützlast berücksichtigt werden. Die Antriebsleistungen des Zugfahrzeugs und des Anhängefahrzeugs können dabei in Abhängigkeit von der aktuellen Stützlast mittels der Steuereinrichtung aufeinander abgestimmt werden. So kann insbesondere bei einer vergleichsweise hohen, in Richtung zum Boden weisenden Stützkraft die Antriebsleistung beispielsweise eines Traktors bei der Feldarbeit ohne Traktionseinbußen vorteilhaft erhöht werden, wobei eine Koppelkraftzielvorgabe eingehalten wird.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an den Fahrzeugrädern wenigstens einer elektrisch antreibenden Achse des Anhängefahrzeugs sowie an den Fahrzeugrädern wenigstens einer antreibenden Achse des Zugfahrzeugs jeweils ein Radschlupf S_Rad ermittelt wird, und dass ein ermittelter Radschlupf S_Rad des Anhängefahrzeugs sowie ein ermittelter Radschlupf S_Rad des Zugfahrzeugs im Falle einer Überschreitung eines vorgegebenen Schlupfdifferenzgrenzwerts bei der Antriebssteuerung des Anhängefahrzeugs und/oder des Zugfahrzeugs zur Angleichung der zugfahrzeugseitigen und der anhängefahrzeugseitigen Radschlupfe S_Rad berücksichtigt wird.
Ein Radschlupf an den Antriebsrädern kann beispielsweise durch einen Vergleich der mittels Drehzahlsensoren gemessenen Raddrehzahlen an den angetriebenen Fahrzeugrädern sowie an den nicht angetriebenen Fahrzeugrädern erkannt und quantifiziert werden. Wird ein signifikant unterschiedlicher Radschupf am Zugfahrzeug und am Anhängefahrzeug festgestellt, kann dies zu abrupten Änderungen der Koppelkraft zwischen den Fahrzeugen führen. Diesem kann mittels der Antriebssteuerung beziehungsweise Bremssteuerung des Anhängefahrzeugs entgegengewirkt werden. Diese Funktion ist insbesondere im Off-Road-Einsatz bei schwierigen oder wechselnden Fahruntergrundbedingungen, wie sie beispielsweise beim Einsatz eines ladwirtschaftlichen Gespanns häufig vorkommen, vorteilhaft, um die Koppelkraftzielvorgabe zu erreichen beziehungsweise einzuhalten und gleichzeitig die Antriebsleistungsverluste an beiden Fahrzeugen zu minimieren beziehungsweise ein auf den Fahruntergrund maximal übertragbares Antriebsmoment einzustellen.
Gemäß einer weiteren Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein aktueller Betriebszustand eines Antriebsstrangs des Zugfahrzeugs ermittelt wird, welcher mindestens einen aktuellen Betriebspunkt einer Antriebsmaschine des Zugfahrzeugs in einem Energieverbrauchskennfeld und/oder in einem Drehmomentverlauf M(n) und/oder in einem Leistungsverlauf sowie eine aktuelle Übersetzung i_Getr eines Fahrzeuggetriebes des Zugfahrzeugs umfasst, und dass die Antriebssteuerung des Anhängefahrzeugs und/oder die Antriebssteuerung des Zugfahrzeugs zusätzlich in Abhängigkeit von dem ermittelten Betriebszustand des Antriebsstrangs des Zugfahrzeugs bestimmt und durchgeführt wird.
Demnach kann eine vorteilhafte Anpassung der Antriebsmomentverteilung zwischen dem Antrieb des Zugfahrzeugs und dem elektrischen Antrieb des Anhängefahrzeugs zusätzlich in Abhängigkeit von der einem aktuellen Betriebszustand des Antriebsstrangs des Zugfahrzeugs erfolgen. Der Antriebsstrang des Zugfahrzeugs kann beispielsweise eine Brennkraftmaschine und ein mit der Brennkraftmaschine triebverbundenes Stufenwechselgetriebe aufweisen. Dabei werden nicht nur die Kennlinien eines Antriebsmotors des Zugfahrzeugs sondern auch die Übersetzungsstufen des Stufenwechselgetriebe herangezogen, um einen Gesamtwirkungsgrad des Antriebsstrangs zu ermitteln, welcher dann in dem Steueralgorithmus zur Berechnung eines vorzugebenden elektrischen Antriebsmoments des Anhängers verarbeitet werden kann.
Weiter kann verfahrensgemäß vorgesehen sein, dass bei einem Bremsvorgang des Fahrzeugzuges, unter Berücksichtigung der Koppelkraftzielvorgabe F_x__ziel das elektrische Antriebssystem des Anhängefahrzeugs in einen Rekuperationsmodus zur Rekuperation von kinetischer Energie umgeschaltet wird, wobei die in elektrische Energie umgewandelte kinetische Energie des Anhängefahrzeugs in einen elektrischen Energiespeicher oder in ein Bordnetz des Fahrzeugzuges eingespeist wird, und wobei zum Erzeugen eines angeforderten Bremsmoments M_B__F erforderlichenfalls eine Betriebsbremse des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängefahrzeugs zusätzlich aktiviert wird.
Demnach kann ein Bremsvorgang des Fahrzeugzugs durch Rekuperation von Bewegungsenergie an der oder den elektrisch antreibenden Fahrzeugachsen des Anhängers unterstützt werden. Dazu wird der Rekuperationsmodus in Abhängigkeit von einer Überwachung der Koppelkraftzielvorgabe über die Steuereinrichtung aktiviert. Als Eingangsgrößen können dabei neben der Koppelkraftzielvorgabe, dem Querkraftgrenzwert und den mittels der Sensoreinrichtung aktuell ermittelten Werten dieser Kräfte, sowie der aktuellen Bremsmomentanforderung des Fahrers, vorteilhaft zusätzlich die auf die Anhängevorrichtung wirkende Stützlast sowie der aktuelle Betriebszustand des Antriebsstrangs des Zugfahrzeugs genutzt werden. Dadurch kann der Rekuperationsmodus sehr genau und effizient gesteuert werden.
Der Fachmann kann die oben beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens selbstverständlich je nach Anforderungen und Bauart des Fahrzeugzuges vorteilhaft miteinander kombinieren.
Zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Antriebssteuerung eines Fahrzeugzuges ist eine besondere Vorrichtung notwendig. Die Erfindung betrifft daher auch eine Vorrichtung zur Antriebssteuerung eines Fahrzeugzuges, welcher ein Zugfahrzeug und ein an dieses Zugfahrzeug ankoppelbares Anhängefahrzeug aufweist, wobei beide Fahrzeuge im Betrieb antreibend und bremsend wirksam sein können, wobei das Anhängefahrzeug ein elektrisches Antriebssystem aufweist, wobei mittels einer an ein Koppelelement einer Anhängevorrichtung des Zugfahrzeugs anordbaren Sensoreinrichtung eine von einem Gegenkoppelelement des Anhängefahrzeugs auf das Koppelelement des Zugfahrzeugs übertragbare Koppelkraft F_x, F_y, F_z ermittelbar ist, und wobei beide Fahrzeuge mittels einer elektronischen Steuereinrichtung des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängefahrzeugs antreibend und bremsend in Abhängigkeit von der ermittelten Koppelkraft _x, F_y, F_z aufeinander abstimmbar sind.
Zur Lösung der vorrichtungsbezogenen Aufgabe sieht die Erfindung außerdem vor, dass die Sensoreinrichtung einen mehrarmigen Träger aufweist, welcher an dem Koppelelement der Anhängevorrichtung zum Koppeln des Zugfahrzeugs mit dem Anhängefahrzeug anordbar und mit dieser verbindbar ist, dass an jedem Messarm des Trägers jeweils eine als Kraftsensor wirksame Dehnungsmessstreifenrosette angeordnet ist, dass der Sensoreinrichtung außerdem eine elektronische Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit zugeordnet ist, dass die Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit eingangsseitig mit den Dehnungsmessstreifenrosetten und ausgangsseitig mit der elektronischen Steuereinrichtung elektrisch verbunden oder verbindbar ist, dass die Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit zur Erfassung sowie Auswertung von durch kraftbedingten und/oder momentbedingten Verformungen der Anhängevorrichtung hervorgerufenen, mit Dehnungsänderungen der Dehnungsmessstreifenrosetten korrelierten elektrischen Sensorsignalen in allen drei Raumrichtungen ausgebildet ist, wobei die Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit eine elektronische Schaltung und/oder ein Computerprogramm mit einem Algorithmus aufweist, mittels welcher beziehungsweise mittels welchem aus den erfassten Sensorsignalen die auf das Koppelelement wirkenden Koppelkräfte F_x, F_y, F_z, Koppelbiegemomente und/oder deren Komponenten nach Größe und Richtung sowie in zeitlicher Abfolge bestimmbar und für eine weitere Verarbeitung zur Verfügung stellbar sind.
Diese Sensoreinrichtung ermöglicht die Ermittlung von Koppelkräften und Koppelmomenten an einer Anhängevorrichtung in allen drei Raumrichtungen sowie zeitlich geordnet, wobei diese eine hohe Genauigkeit und ein empfindlichen Ansprechverhalten erreicht. Die Sensoreinrichtung macht sich dabei zunutze, dass die Verwendung von Dehnungsmessstreifenrosetten in Kombination mit einem mechanischen Träger in Form eines Messkreuzes, Messrahmens oder dergleichen, mit mehreren Messarmen, eine genaue Messung von Koppelkräften in allen drei Raumdimensionen ermöglicht. Dadurch ist die Sensoreinrichtung für die Durchführung eines Verfahrens zur Antriebssteuerung eines Fahrzeugzuges, bei dem beide Fahrzeuge antreibend und bremsend wirksam sein können, besonders geeignet und vorteilhaft einsetzbar.
Die Sensoreinrichtung weist demnach eine mechanische Komponente und eine elektronische Komponente auf. Die mechanische Komponente ist ein mehrarmiger, beispielsweise kreuzförmiger Träger. Die elektronische Komponente ist eine Anordnung von mehreren Dehnungsmessstreifenrosetten, welche mit einer Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit signaltechnisch, beispielsweise elektrisch verbunden ist.
Um die auf die Anhängevorrichtung einwirkenden dreidimensionalen Kräfte und Momente zu ermitteln, wird der im Wesentlichen aus mehreren Messarmen bestehende Träger kraftschlüssig an einem Koppelelement der Anhängevorrichtung des Zugfahrzeugs montiert. Dies erfolgt derart, dass im Verbund der beiden Fahrzeuge eine Koppelkraft von einem Gegenkoppelelement des Anhängefahrzeugs auf das Koppelelement des Zugfahrzeugs übertragen wird.
Eine Koppelkraft führt dazu, dass die Messarme mit Längen- und/oder Torsionsdehnungen auf die durch mechanische Spannungen im Fahr- oder Rangierbetrieb der Fahrzeugkombination hervorgerufenen reversiblen Verformungen der Anhängevorrichtung reagieren. Die Längen- und/oder Torsionsdehnungen der Messarme werden wiederum auf die Dehnungsmessstreifenrosetten übertragen, von denen jeweils eine an einem Messarm angeordnet ist. Eine Dehnungsmessstreifenrosette mit drei im Winkel zueinander angeordneten Dehnungsmesstreifen erzeugt vorteilhaft mehrere elektrische Signale und ermöglicht eine Rekonstruktion der tatsächlichen dreidimensionalen Dehnung des Messarms und somit die Messung von Kräften und Momenten in allen Raumrichtungen. An den Messarmen des Messkreuzes kann die Verformung der Anhängevorrichtung unterschiedlich angreifen, sodass die Messarme messbare Dehnungsunterschiede und die Dehnungsmessstreifenrosetten unterschiedliche Dehnungen erfahren. Aus den elektrischen Signalen, hervorgerufen durch die Dehnungen, und aus den Dehnungsunterschieden der einzelnen Arme kann nach einer vorausgehenden Kalibrierung auf die tatsächlichen Kräfte und Momente, welche an der Anhängevorrichtung angreifen, nach Größe und Richtung mit hoher Genauigkeit geschlossen werden.
Für die Auswertung der elektrischen Signale aus den Dehnungsänderungen der Dehnungsmessstreifenrosetten kann die Erfindung auf bekannte mathematische Methoden zurückgreifen. Eine präzise Rekonstruktion der Amplitude und der Richtung von an der Anhängevorrichtung angreifenden Kräften und Momenten kann demnach nach dem Prinzip der vektoriellen Addition der Dehnungsmesssignale der einzelnen Sub-Dehnungsmessstreifen der Rosetten erfolgen. Algorithmen und elektronische Schaltungen zur Auswertung von Dehnungen von Dehnungsmessstreifenrosetten sind bereits bekannt. Beispielweise sei dazu auf die DE 16 48 385 A verwiesen, in der ein Dehnungsmessstreifenrosetten-Rechner für eine Dehnungsmessstreifenrosette aus drei im Winkel zueinander angeordneten Dehnungsmesstreifen beschrieben ist. Die Dehnungsmessstreifenrosetten werden zu diesem Zweck in geeigneter Weise elektrisch miteinander verschaltet, um aus den dehnungsbedingten elektrischen Widerstandsänderungen der einzelnen Dehnungsmessstreifen richtungs- und größenabhängige separate elektrische Signale als Eingangsgrößen für die Berechnung der gewünschten vektoriellen Informationen der an der Anhängevorrichtung angreifenden Kraftkomponenten zu erhalten.
Die Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit kann direkt an dem Träger der Sensoreinrichtung angeordnet sein, sodass die ermittelten Kraftinformationen über eine Datenverbindung, beispielsweise einen im Fahrzeug vorhandenen CAN-Datenbus, an die elektronische Steuereinrichtung weitergeleitet werden. Alternativ dazu können die Roh-Messwerte, welche durch die Dehnungsmessstreifenrosetten an den Messarmen des Messkreuzes erzeugt werden, zunächst auf einer an dem Träger angeordneten Leiterplatte erfasst und digitalisiert werden. Die Auswertung kann dann in einem davon entfernt angeordneten Steuergerät erfolgen, welches in die Steuereinrichtung integriert ist oder als ein separates Steuergerät arbeitet, welches die darin ausgewerteten Informationen zur Verfügung stellt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Träger der Sensoreinrichtung vier von einem zentralen Trägerteil sich radial erstreckende Messarme aufweist, dass die Messarme jeweils um etwa 60° zu einem benachbarten Messarm und um etwa 120° zu einem anderen benachbarten Messarm gegeneinander versetzt angeordnet sind, dass an jedem Messarm im Bereich seines von dem zentralen Trägerteil entfernten freien Endes jeweils eine aus drei Dehnungsmessstreifen bestehende Dehnungsmessstreifenrosette angeordnet ist, dass jeweils ein mittlerer Dehnungsmessstreifen einer Dehnungsmessstreifenrosette in Richtung einer gedachten Längsachse des Messarms ausgerichtet ist, und dass die zwei zu dem mittleren Dehnungsmesstreifen benachbarten Dehnungsmessstreifen um jeweils 45° nach links und rechts angewinkelt daneben angeordnet sind.
Mit einem derartigen messkreuzförmigen Träger mit Dehnungsmessstreifenrosetten steht ein empfindliches Messmittel zur Verfügung, mit dem selbst kleinste Koppelkräfte in allen drei Raumdimensionen messbar sind. Dabei stellen jeweils drei auf einer ebenen Oberfläche eines Messarms angeordnete Dehnungsmessstreifen einen Winkel von 90° Grad auf. Aus den Messsignalen lässt sich ein resultierender Dehnungswinkel des Messarms bestimmen. Aus dem tatsächlichen Dehnungswinkel jedes an dem Träger angeordneten Messarms und den Dehnungswinkelunterschieden an den einzelnen Messarmen können die an der Anhängevorrichtung angreifenden Kräfte und Momente in allen drei Raumrichtungen genau rekonstruiert werden.
Schließlich betrifft die Erfindung auch einen Fahrzeugzug, bestehend aus einem Zugfahrzeug und einem Anhängefahrzeug, wie beispielsweise ein landwirtschaftlicher Traktor mit einem daran angekoppelten Anbaugerät oder Anhängefahrzeug, einen anderen Off-Highway-Fahrzeugzug, eine Zugmaschine mit einem Anhängefahrzeug aus der Bau- oder Bergbaubranche, einen Lastkraftwagen für Schwer- und Spezialtransporte oder einen Sattelzug, mit einer Vorrichtung zu dessen Antriebssteuerung, welche gemäß einem der Vorrichtungsansprüche aufgebaut und zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Verfahrensansprüche betreibbar ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 ein Blockschaltbild eines Verfahrens mit den Merkmalen der Erfindung,
2 einen Fahrzeugzug, bestehend aus einem Zugfahrzeug und einem Anhängefahrzeug in einer schematischen Draufsicht,
3 eine schematisch stark vereinfachte Schnittdarstellung einer Anhängevorrichtung mit einem darin eingebauten Träger einer Sensoreinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der Erfindung,
4 eine perspektivische Vorderansicht des Trägers gemäß 3, und
5 die Sensoreinrichtung mit einer Rückseitenansicht des Trägers gemäß 4 mit einer Anordnung von Dehnungsmessstreifenrosetten.

Zunächst wird ein Fahrzeugzug mit einer Sensoreinrichtung beschrieben, an dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann. Anschließend wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
Die 2 zeigt demnach einen Fahrzeugzug 1 bestehend aus einem Zugfahrzeug 2 und einem Anhängefahrzeug 3. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem Fahrzeugzug 1 um ein landwirtschaftliches Gespann mit einem Traktor und einem an den Traktor angekoppelten Zentralachsanhänger. Bei dem Fahrzeugzug könnte es sich auch um eine Sattelzugmaschine mit einem Sattelauflieger oder einen anders aufgebauten Fahrzeugzug handeln.
Das in 2 gezeigte Zugfahrzeug 2 weist eine Vorderachse 4 und eine nicht sichtbare Hinterachse 5 auf. Die Hinterachse 5 ist als eine antreibende Achse ausgebildet, welche über ein Getriebe von einem Verbrennungsmotor antreibbar ist. An seinem Heck ist das Zugfahrzeug 2 mit einer in 2 lediglich angedeuteten Anhängevorrichtung 6 in Form einer Anhängerkupplung ausgerüstet, die beispielsweise als eine Kugelkopfkupplung, eine Maul-Bolzenkupplung oder eine Hakenkupplung ausgebildet sein kann.
Das Anhängefahrzeug 3 weist ein zentrales Achsaggregat mit zwei eng beieinander liegenden Anhängerachsen 7, 8 auf. Das Anhängefahrzeug 3 ist zudem mit einem in 2 lediglich angedeuteten elektrischen Antriebssystem 9 ausgerüstet, welches wenigstens eine elektrische Maschine zum Antrieb mindestens einer der Anhängerachsen 7, 8 aufweist. Im vorliegenden Beispiel ist die heckseitige, zweite Anhängerachse 8 als elektrisch antreibende Achse vorgesehen. Es können jedoch auch beide Anhängerachsen 7, 8 elektrisch antreibbar ausgebildet sein. Das elektrische Antriebssystem 9 kann auch mehr als eine elektrische Maschine aufweisen. Beispielsweise kann jedes antreibende Anhängerrad mit jeweils einer eigenen elektrischen Maschine antriebsverbunden sein.
Die Anhängevorrichtung 6 wird später noch genauer beschrieben. Im vorliegenden Beispiel ist die Anhängevorrichtung 6 des Zugfahrzeugs 2 als eine automatisch verriegelnde Maul-Bolzenkupplung mit einem Koppelelement 10 in Form eines Kupplungsmauls ausgebildet (siehe 3). An der Frontseite des Anhängefahrzeugs 3 ist eine Deichsel 11 starr befestig. Die Deichsel 11 weist an ihrem freien Ende ein Gegenkoppelelement 12 in Form einer Kugelschalenkupplung oder Zugöse auf, welche gelenkig mit der Anhängevorrichtung 6 des Zugfahrzeugs 2 verbindbar ist. Entsprechend zu dem Koppelelement 10 ist im vorliegenden Beispiel das Gegenkoppelelement 12 der Deichsel 11 des Anhängefahrzeugs 3 als eine Zugöse ausgebildet, welche zum Koppeln der beiden Fahrzeuge 2, 3 in das Kupplungsmaul der Anhängevorrichtung 6 geschoben wird, wobei ein Bolzen federkraftunterstützt durch die Zugöse fällt und in dieser Stellung einrastet. Dadurch sind die beiden Fahrzeuge 2, 3 gelenkig und kraftschlüssig miteinander verbunden, sodass eine Koppelkraft von dem Gegenkoppelelement 12 des Anhängefahrzeugs 3 auf das Koppelelement 10 des Zugfahrzeugs 2 übertragbar ist.
Die 3 zeigt außerdem schematisch einen Träger 14 einer noch zu beschreibenden Sensoreinrichtung 13 zur Koppelkraftmessung im eingebauten Zustand an der Anhängevorrichtung 6. Die Anhängevorrichtung 6 weist einen kastenförmigen Standard-Anhängebock 15, einen Standard-Kupplungsträger 16 mit Verriegelungsmitteln zum Fixieren an dem Anhängebock 15, eine Anschlussplatte 17, sowie das Koppelelement 10 in Form eines Kupplungsmauls mit einer rückseitigen Grundplatte 18 auf. Der Träger 14 ist senkrecht zu einer gedachten geometrischen Längsachse 19 des Fahrzeugzuges 1 ausgerichtet. In der DE 10 2018 106 855 A1 sind ein ähnlicher Standard-Anhängebock 15 sowie ein ähnlicher Standard Kupplungsträger 16 beschrieben, sodass diese hier nicht weiter erläutert werden müssen. Wichtig ist lediglich, dass der Träger 14 zwischen dem Anhängebock 15 und dem Koppelelement 10 zur Erfüllung seiner Messaufgaben fest eingespannt ist. Ungeachtet dessen wird der Offenbarungsinhalt der DE 10 2018 106 855 A1 in diese Beschreibung mit einbezogen.
Die 4 und 5 zeigen schematisch die bereits erwähnte Sensoreinrichtung 13, in 4 mit Blick auf die von dem Anhängefahrzeug 3 abgewandte Vorderseite des Trägers 14 sowie in 5 mit Blick auf die dem Anhängefahrzeug 3 zugewandte Rückseite des Trägers 14. Die 5 zeigt zudem die gesamte Vorrichtung 40 zur Antriebssteuerung, insbesondere zur Antriebssteuerung des Anhängefahrzeugs 3 des Fahrzeugzugs 1.
Der Träger 14 hat im vorliegenden Beispiel die Form eines vierarmigen Messkreuzes. Der vierarmige Träger 14 ist jedoch nur als eine beispielhafte Form eines mehrarmigen Trägers zu sehen. Demnach weist der in 4 und in 5 gezeigte Träger 14 zum Messen von Koppelkräften und Koppelmomenten an der Anhängevorrichtung 6 je zwei um 60° beziehungsweise um 120° im Abstand zueinander versetzt angeordnete Messarme 20a, 20b, 20c, 20d auf. An dem jeweiligen freien Ende dieser Messarme 20a, 20b, 20c, 20d sind axial vorspringende Augen 21 a, 21b, 21c, 21 d mit Durchgangsbohrungen 22a, 22b, 22c, 22d ausgebildet. Der Träger 14 ist mit einem als Nabe ausgebildeten und axial einseitig vorstehenden zentralen Trägerteil 23 versehen, welches im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, jedoch abgeflachte Ränder sowie eine zentrale Gewindebohrung 24 aufweist.
Wie aus 5 näher hervorgeht, ist an der Trägerrückseite an jedem Messarm 20a, 20b, 20c, 20d jeweils eine Dehnungsmessstreifenrosette 25a, 25b, 25c, 25d etwas vertieft und möglichst nahe an dem jeweils zugeordneten Auge 21 a, 21b, 21c, 21 d angeordnet sowie mit dem Trägermaterial fest, beispielsweise stoffschlüssig, verbunden. Jede dieser Dehnungsmessstreifenrosetten 25a, 25b, 25c, 25d besteht aus drei einzelnen Dehnungsmesstreifen, wobei jeweils ein mittlerer Dehnungsmessstreifen einer Dehnungsmessstreifenrosette in Richtung einer gedachten Längsachse des zugeordneten Messarms 20a, 20b, 20c, 20d ausgerichtet ist und die zwei zu dem mittleren Dehnungsmesstreifen benachbarten Dehnungsmessstreifen um jeweils 45° nach links und rechts angewinkelt angeordnet sind. Der Aufbau und die Funktionsweise einer derartigen Dehnungsmessstreifenrosette sind in der PCT/ EP 2020/083163 der Anmelderin bereits detailliert beschrieben, sodass hier auf eine weitere Erläuterung verzichtet wird. Wichtig ist hier lediglich, dass die Dehnungsmessstreifenrosetten 25a, 25b, 25c, 25d die Erfassung und Auswertung von kraft- und/oder momentbedingten reversiblen Verformungen der Anhängevorrichtung 6 in allen drei Raumrichtungen nach Größe und Richtung sowie in zeitlicher Abfolge ermöglichen.
Die Dehnungsmessstreifenrosetten 25a, 25b, 25c, 25d sind über jeweils eine sechsadrige elektrische Leitung 26a, 26b, 26c, 26d mit einer elektronischen Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit 27 verbunden. Die Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit 27 kann direkt am Träger 14 oder entfernt davon angeordnet sein. Die Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit 27 weist an sich bekannte elektronische Rechenmittel und Speichermittel auf, mittels denen die elektrischen Signale, welche mit Dehnungen beziehungsweise mit Dehnungsänderungen der Dehnungsmessstreifenrosetten 25a 25b, 25c, 25d korreliert sind, ausgewertet werden können, um Kräfte und Momente zu ermitteln, denen die Anhängevorrichtung 6 ausgesetzt wird. Außerdem weist die Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit 27 eine elektrische oder optische Schnittstelle 28 für eine Übertragung der in der Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit 27 digitalisierten und verstärkten Koppelkraftinformationen an eine elektronische Steuereinrichtung 30 auf.
Die elektronische Steuereinrichtung 30 ist insbesondere zur Steuerung des elektrischen Antriebssystems 9 des Anhängefahrzeugs 3 in Abhängigkeit von den übermittelten Koppelkraftinformationen sowie gegebenenfalls von weiteren verfügbaren und für den elektrischen Betrieb des Anhängefahrzeugs 3 relevanten Informationen ausgebildet. Die elektronische Steuereinrichtung 30 kann auch Teil eines erweiterten Steuerungssystems für verschiedene Steuerungsaufgaben sein, beispielsweise zur Bremsdrucksteuerung einer elektropneumatischen Anhängerbremsanlage. Dies ist jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Die Datenübertragung zwischen der Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit 27 und der elektronischen Steuereinrichtung 30 erfolgt über eine Datenverbindungsleitung 31.
Die an der Anhängevorrichtung 6 des Zugfahrzeugs 2 angeordnete und zuvor beschriebene Sensoreinrichtung 13 ermöglicht die Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen der Erfindung zur Antriebssteuerung des Fahrzeugzuges 1. Dies wird nachfolgend anhand des in der 1 dargestellten Blockschaltbildes erläutert.
Demnach werden an dem Träger 14 der Sensoreinrichtung 13 Sensorsignale erzeugt, aus denen in der zugeordneten Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit 27 die aktuellen Werte der Koppelkraft F_xin Fahrzeuglängsrichtung, also der aktuellen Zug- oder Schubkraft, der Koppelkraft F_y in Fahrzeugquerrichtung, also der Querkraft, sowie der aktuellen Koppelkraft F_y in Fahrzeugvertikalrichtung, als der aktuellen Stützlast, bestimmt werden. Die ermittelten Werte werden anschließend über die Schnittstelle 28 und die Datenverbindungsleitung 31 direkt oder über einen vorhandenen Datenbus 34, beispielsweise CAN-Bus, an die elektronische Steuereinrichtung 30 weitergeleitet.
In der Steuereinrichtung 30 wird ein korrekt angekuppeltes antreibendes Anhängefahrzeug 3 anschließend dadurch sicher erkannt, wenn im Fahrzeugstillstand oder spätestens bei einem Anfahrvorgang mindestens ein Koppelkraftwert ungleich Null ermittelt wird, also F_x ≠ 0 und/oder F_y ≠ 0 und/oder F_z ≠ 0, und wenn eine elektrische Verbindung zwischen der Steuereinrichtung 30 und dem elektrischen Antriebsystem 9 hergestellt sowie als bereit erkannt ist. In einem nicht flüchtigen Datenspeicher 32 der Steuereinrichtung 30 sind unter anderem der Wert einer Koppelkraftzielvorgabe F_x__ziel in Fahrzeuglängsrichtung, welche bei einer geeignet hohen diesbezüglichen Anforderung vom Fahrer unter Mitwirkung des elektrischen Antriebssystems 9 des Anhängefahrzeugs 3 erreicht werden soll, sowie ein Grenzwert F_y_lim der Koppelkraft in Fahrzeugquerrichtung, welcher dabei nicht überschritten werden darf, gespeichert. Diese Vorgaben beziehungsweise Grenzwerte können durch den Fahrer mittels eines Anzeige- und Bedienungsgeräts 33 in vorgegebenen Grenzen vorteilhaft variiert werden. Die Steuereinrichtung 30 erhält außerdem den Wert einer aktuellen Antriebsmomentanforderung M_A__F des Fahrers, welcher beispielsweise über eine Fahrpedalstellung am Zugfahrzeug signalisiert wird und in dem Datenbus 34 zur Verfügung steht, oder der aktuellen Betriebssituation entsprechend der Wert einer aktuellen Bremsmomentanforderung M_B__F des Fahrers, welcher beispielsweise über eine Bremspedalstellung am Zugfahrzeug 2 von Fahrer signalisiert wird.
Optional können der Steuereinrichtung 30 über den an dem Fahrzeugzug 1 vorhandenen Datenbus 34 weitere Informationen zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise sind dies aktuelle Radschlupfe S_Rad an den antreibenden Rädern des Zugfahrzeugs 2 und/oder des Anhängefahrzeugs 3, wobei diese Radschlupfe S_Rad bei der Durchführung des Verfahrens möglichst aneinander angeglichen werden sollen. Außerdem kann ein aktueller Betriebspunkt M(n) einer Brennkraftmaschine des Zugfahrzeugs 2 in einem Drehmomentverlauf und/oder in einem Verbrauchskennfeld sowie eine aktuelle Übersetzung i_Getr eines Wechselgetriebes als Information an die Steuereinrichtung 30 weitergeleitet werden, wobei ein Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine und ein Wirkungsgrad des Getriebes in ihrer gegenseitigen Wechselwirkung zusammen verarbeitet werden sollen.
Die gennannten Eingangswerte verarbeitet die Steuereinrichtung 30 in einem Rechenalgorithmus und bestimmt daraus für jede in Frage kommende Betriebssituation den Wert für ein elektrisches Antriebsmoment M_{A_el} oder den Wert für ein elektrisches Bremsmoment M_B__el des Anhängefahrzeugs 3, welche dann durch das elektrische Antriebssystem 9 erzeugt werden, um den Antrieb des Zugfahrzeugs 2 zu unterstützen beziehungsweise um die Reibbremsen des Fahrzeugzuges 1 zu entlasten. Dies erfolgt derart, dass die Koppelkraft F_xin Fahrzeuglängsrichtung unter Beachtung des sicherheitsrelevanten Querkraftgrenzwerts F_y__lim wenigstens annähernd erreicht und eingehalten wird, und gleichzeitig derart, dass dabei stets ein möglichst energiesparender und traktionsoptimierter Betrieb des gesamten Antriebsstrangs sowie ein sicherer Fahrbetrieb des Fahrzeugzuges 1 gewährleistet wird.
Ein beispielhaftes Szenario könnte wie folgt aussehen: Ein landwirtschaftliches Fahrzeuggespann mit einem beladenen Anhängefahrzeug 3 bewegt sich auf einem Feld in einer Hanglage. Beim Bergauffahren unterstützt der elektrische Antrieb des Anhängefahrzeugs den Vortrieb, wobei die Steuereinrichtung 30 die ziehende Koppelkraft auf die Zielvorgabe einregelt. Tritt ein Radschlupf auf, wirkt die Steuereinrichtung 30 durch Variieren des elektrischen Antriebs des Anhängefahrzeugs 3 dem Radschlupf an der antreibenden Achse des betreffenden Fahrzeugs entgegen. Bei einem Radschlupf an beiden Fahrzeugen 2, 3 des Fahrzeugzuges 1 wird mit Hilfe des elektrischen Antriebs des Anhängefahrzeugs 3 eine Angleichung zwischen den jeweiligen Radschlupfen angesteuert. Beim Bergabfahren wird der elektrische Antrieb des Anhängefahrzeugs 3 in den Rekuperationsmodus umgeschaltet, sobald die schiebende Koppelkraft die Zielvorgabe überschreitet. In der Folge wir die Zielvorgabe durch eine geeignete Regelung der nun generatorisch betriebenen Elektromaschine des Anhängefahrzeugs 3 eingehalten. Erforderlichenfalls werden die Betriebsbremsen des Fahrzeugzuges 1 zugeschaltet, um das angeforderte Bremsmoment zu erzeugen. Beginnt der Fahrzeugzug 1 bei einer Kurvenfahrt im Zug- oder Schubbetrieb instabil zu werden und wird eine Koppelkraft oberhalb des Querkraftgrenzwertes erkannt, wird der elektrische Antrieb des Anhängefahrzeugs 3 verringert oder ausgeschaltet. Wird die Brennkraftmaschine und/oder das Getriebe in einem Betriebspunkt und/oder mit einer Getriebeübersetzung mit einem hohen Kraftstoffverbrauch betrieben, so wird der elektrische Antrieb des Anhängefahrzeugs 3 so variiert, dass der ungünstige Betriebspunkt beziehungsweise die ungünstige Übersetzung durch die Motor- und Getriebesteuerung verlassen wird.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugzug
2: Zugfahrzeug
3: Anhängefahrzeug
4: Vorderachse des Zugfahrzeugs
5: Hinterachse des Zugfahrzeugs
6: Anhängevorrichtung des Zugfahrzeugs, Maul-Bolzenkupplung
7: Erste Anhängerachse, nicht antreibend
8: Zweite Anhängerachse, elektrisch antreibend
9: Elektrisches Antriebssystems des Anhängefahrzeugs
10: Koppelelement der Anhängevorrichtung, Kupplungsmaul
11: Deichsel des Anhängefahrzeugs
12: Gegenkoppelelement der Deichsel, Zugöse
13: Sensoreinrichtung
14: Träger der Sensoreinrichtung
15: Standard-Anhängebock der Anhängevorrichtung
16: Standard-Kupplungsträger der Anhängevorrichtung
17: Anschlussplatte der Anhängevorrichtung
18: Grundplatte der Anhängevorrichtung
19: Längsachse des Fahrzeugzuges
20a - 20d: Erster bis vierter Messarm am Träger
21 a - 21 d: Erstes bis viertes Auge am Messarm 20a - 20d
22a - 22d: Erste bis vierte Durchgangsbohrung
23: Zentrales Trägerteil des Trägers
24: Gewindebohrung im Träger
25a - 25d: Erste bis vierte Dehnungsmessstreifenrosette
26a - 26d: Erste bis vierte sechsadrige elektrische Leitung
27: Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit der Sensoreinrichtung
28: Schnittstelle der Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit
30: Elektronische Steuereinrichtung
31: Datenverbindungsleitung
32: Datenspeicher der Steuereinrichtung
33: Anzeige- und Bedienungsgerät
34: Datenbus, CAN
40: Vorrichtung
MA_F: Antriebsmomentanforderung des Fahrers
MB_F: Bremsmomentanforderung des Fahrers
MA-el: Elektrisches Antriebsmoment am Anhängefahrzeug
MB-el: Elektrisches Bremsmoment am Anhängefahrzeug, Rekuperationsmoment
M(n): Drehmomentverlauf einer Zugfahrzeugantriebsmaschine
iGetr: Getriebeübersetzung eines Zugfahrzeuggetriebes
Fx: Koppelkraft in Fahrzeuglängsrichtung
Fx_ziel: Koppelkraftzielvorgabe in Fahrzeuglängsrichtung
Fy: Koppelkraft in Fahrzeugquerrichtung
Fy_lim: Koppelkraftgrenzwert in Fahrzeugquerrichtung
Fz: Koppelkraft in Fahrzeugvertikalrichtung, Stützlast
SRad: Radschlupf

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

US 20070193795 A1 [0007]
EP 2394890 B1 [0008]
DE 202020003111 U1 [0009]
DE 102010042907 A1 [0010]
WO 2021013540 A1 [0011]
EP 3162606 B1 [0012]
DE 1648385 A [0045]
DE 102018106855 A1 [0056]
EP 2020083163 [0059]

Claims

Verfahren zur Antriebssteuerung eines Fahrzeugzuges (1), welcher ein Zugfahrzeug (2) und ein an dieses Zugfahrzeug (2) angekoppeltes Anhängefahrzeug (3) aufweist, wobei beide Fahrzeuge (2, 3) antreibend und bremsend wirksam sind, wobei das Anhängefahrzeug (3) ein elektrisches Antriebssystem (9) aufweist, wobei mittels einer an einem Koppelelement (10) einer Anhängevorrichtung (6) des Zugfahrzeugs (2) angeordneten Sensoreinrichtung (13) eine von einem Gegenkoppelelement (12) des Anhängefahrzeugs (3) auf das Koppelelement (10) des Zugfahrzeugs (2) übertragene Koppelkraft (F_x, F_y, F_z) ermittelt wird, und wobei beide Fahrzeuge (2, 3) mittels einer elektronischen Steuereinrichtung (30) des Zugfahrzeugs (2) und/oder des Anhängefahrzeugs (3) antreibend und bremsend in Abhängigkeit von der ermittelten Koppelkraft (F_x, F_y, F_Z) aufeinander abgestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden: a) Festlegen und Abspeichern einer Zielvorgabe (F_x__ziel) für eine Koppelkraft, welche in einer Fahrzeuglängsrichtung wirkt, in der elektronischen Steuereinrichtung (30), b) Festlegen und Abspeichern eines Grenzwertes (F_y__lim) für eine Koppelkraft, welche in einer Fahrzeugquerrichtung wirkt, in der elektronischen Steuereinrichtung (30), c) Erkennen eines angekoppelten, antreibend wirksamen Anhängefahrzeugs (3) mittels der Sensoreinrichtung (13) sowie durch d) Herstellen oder Aktivieren einer Steuerverbindung zwischen der Steuereinrichtung (30) und dem elektrischen Antriebssystem (9) des Anhängefahrzeugs (3), e) Ermitteln einer auf das Koppelelement (10) wirkenden Koppelkraft (F_x) in der Fahrzeuglängsrichtung, f) Ermitteln einer auf das Koppelelement (10) wirkenden Koppelkraft (F_y) in der Fahrzeugquerrichtung, g) Erfassen einer Antriebsmomentanforderung oder eine Bremsmomentanforderung (M_A__F, M_B__F) eines Fahrers, und h) Bestimmen sowie Erzeugen eines Antriebsmomentes (M_{A_el}) oder eines Bremsmomentes (M_{B_el}) des Anhängefahrzeugs (3) zum Erreichen der Koppelkraftzielvorgabe (F_x__ziel) in Fahrzeuglängsrichtung unter Berücksichtigung des Koppelkraftgrenzwertes (F_y__lim) in Fahrzeugquerrichtung und unter Berücksichtigung der Antriebsmomentanforderung eine Bremsmomentanforderung (M_A__F, M_B__F) mittels der elektronischen Steuereinrichtung (30).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf das Koppelelement (10) der Anhängevorrichtung (6) des Zugfahrzeugs (2) wirkende Koppelkraft (F_z) in einer Fahrzeugvertikalrichtung ermittelt wird, und dass die Antriebssteuerung des Anhängefahrzeugs (3) und/oder die Antriebssteuerung des Zugfahrzeugs (2) zusätzlich in Abhängigkeit von dieser Koppelkraft (F_z) in der Fahrzeugvertikalrichtung betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Fahrzeugrädern wenigstens einer elektrisch antreibenden Achse (8) des Anhängefahrzeugs (3) sowie an den Fahrzeugrädern wenigstens einer antreibenden Achse (5) des Zugfahrzeugs (2) jeweils ein Radschlupf (S_Rad) ermittelt wird, und dass ein ermittelter Radschlupf (S_Rad) des Anhängefahrzeugs (3) sowie ein ermittelter Radschlupf (S_Rad) des Zugfahrzeugs (2) im Falle einer Überschreitung eines vorgegebenen Schlupfdifferenzgrenzwerts bei der Antriebssteuerung des Anhängefahrzeugs (3) und/oder des Zugfahrzeugs (2) zur Angleichung der zugfahrzeugseitigen und der anhängefahrzeugseitigen Radschlupfe (S_Rad) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktueller Betriebszustand eines Antriebsstrangs des Zugfahrzeugs (2) ermittelt wird, welcher mindestens einen aktuellen Betriebspunkt einer Antriebsmaschine des Zugfahrzeugs (2) in einem Energieverbrauchskennfeld und/oder in einem Drehmomentverlauf (M(n)) und/oder in einem Leistungsverlauf sowie eine aktuelle Übersetzung (i_Getr) eines Fahrzeuggetriebes des Zugfahrzeugs (2) umfasst, und dass die Antriebssteuerung des Anhängefahrzeugs (3) und/oder die Antriebssteuerung des Zugfahrzeugs (2) zusätzlich in Abhängigkeit von dem ermittelten Betriebszustand des Antriebsstrangs des Zugfahrzeugs (2) bestimmt und durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Bremsvorgang des Fahrzeugzuges (1) unter Berücksichtigung der Koppelkraftzielvorgabe (F_x__ziel) das elektrische Antriebssystem (9) des Anhängefahrzeugs (3) in einen Rekuperationsmodus zur Rekuperation von kinetischer Energie umgeschaltet wird, wobei die in elektrische Energie umgewandelte kinetische Energie des Anhängefahrzeugs (3) in einen elektrischen Energiespeicher oder in ein Bordnetz des Fahrzeugzuges (1) eingespeist wird, und wobei zum Erzeugen eines angeforderten Bremsmoments (M_{B F}) erforderlichenfalls eine Betriebsbremse des Zugfahrzeugs (2) und/oder des Anhängefahrzeugs (3) zusätzlich aktiviert wird.
Vorrichtung (40) zur Antriebssteuerung eines Fahrzeugzugs (1), welcher ein Zugfahrzeug (2) und ein an dieses Zugfahrzeug (2) ankoppelbares Anhängefahrzeug (3) aufweist, wobei beide Fahrzeuge (2, 3) im Betrieb antreibend und bremsend wirksam sein können, wobei das Anhängefahrzeug (3) ein elektrisches Antriebssystem (9) aufweist, wobei mittels einer an ein Koppelelement (10) einer Anhängevorrichtung (6) des Zugfahrzeugs (2) anordbaren Sensoreinrichtung (13) eine von einem Gegenkoppelelement (12) des Anhängefahrzeugs (3) auf das Koppelelement (10) des Zugfahrzeugs (2) übertragbare Koppelkraft (F_x, F_y, F_z) ermittelbar ist, und wobei beide Fahrzeuge (2, 3) mittels einer elektronischen Steuereinrichtung (30) des Zugfahrzeugs (2) und/oder des Anhängefahrzeugs (3) antreibend und bremsend in Abhängigkeit von der ermittelten Koppelkraft (F_x, F_y, F_z) aufeinander abstimmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (13) einen mehrarmigen Träger (14) aufweist, welcher an dem Koppelelement (10) der Anhängevorrichtung (6) zum Koppeln des Zugfahrzeugs (2) mit dem Anhängefahrzeug (3) anordbar und mit dieser verbindbar ist, dass an jedem Messarm (20a, 20b, 20c, 20d) des Trägers (14) jeweils eine als Kraftsensor wirksame Dehnungsmessstreifenrosette (25a, 25b, 25c, 25d) angeordnet ist, dass der Sensoreinrichtung (13) außerdem eine elektronische Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit (27) zugeordnet ist, dass die Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit (27) eingangsseitig mit den Dehnungsmessstreifenrosetten (25a, 25b, 25c, 25d) und ausgangsseitig mit der elektronischen Steuereinrichtung (30) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, dass die Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit (27) zur Erfassung sowie Auswertung von durch kraftbedingten und/oder momentbedingten Verformungen der Anhängevorrichtung hervorgerufenen, mit Dehnungsänderungen der Dehnungsmessstreifenrosetten (25a, 25b, 25c, 25d) korrelierten elektrischen Sensorsignalen in allen drei Raumrichtungen ausgebildet ist, wobei die Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit (27) eine elektronische Schaltung und/oder ein Computerprogramm mit einem Algorithmus aufweist, mittels welcher beziehungsweise mittels welchem aus den erfassten Sensorsignalen die auf das Koppelelement (10) wirkenden Koppelkräfte (F_x, F_y, F_z), Koppelbiegemomente und/oder deren Komponenten nach Größe und Richtung sowie in zeitlicher Abfolge bestimmbar und für eine weitere Verarbeitung zur Verfügung stellbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (14) der Sensoreinrichtung (30) vier von einem zentralen Trägerteil (23) sich radial erstreckende Messarme (20a, 20b, 20c, 20d) aufweist, dass die Messarme (20a, 20b, 20c, 20d) jeweils um etwa 60° zu einem benachbarten Messarm und um etwa 120° zu einem anderen benachbarten Messarm gegeneinander versetzt angeordnet sind, dass an jedem Messarm (20a, 20b, 20c, 20d) im Bereich seines von dem zentralen Trägerteil (23) entfernten freien Endes jeweils eine aus drei Dehnungsmessstreifen bestehende Dehnungsmessstreifenrosette (25a, 25b, 25c, 25d) angeordnet ist, dass jeweils ein mittlerer Dehnungsmessstreifen einer Dehnungsmessstreifenrosette (25a, 25b, 25c, 25d) in Richtung einer gedachten Längsachse des Messarms (20a, 20b, 20c, 20d) ausgerichtet ist, und dass die zwei zu dem mittleren Dehnungsmesstreifen benachbarten Dehnungsmessstreifen um jeweils 45° nach links und rechts angewinkelt daneben angeordnet sind.
Fahrzeugzug (1), bestehend aus einem Zugfahrzeug (2) und einem Anhängefahrzeug (3), nämlich ein landwirtschaftlicher Traktor mit einem daran angekoppelten Anbaugerät oder Anhängefahrzeug, ein anderer Off-Highway-Fahrzeugzug, eine Zugmaschine mit einem Anhängefahrzeug aus der Baubranche oder der Bergbaubranche, ein Lastkraftwagen für Schwertransporte und Spezialtransporte, oder ein Sattelzug mit einem Zugfahrzeug und einem daran angekoppelten Trailer, mit einer Vorrichtung (40) zu dessen Antriebssteuerung, welche gemäß einem der Vorrichtungsansprüche aufgebaut und zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Verfahrensansprüche betreibbar ist.