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Stand der Technik
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Aus der Veröffentlichung
WO 2020/216 538 A1 einer internationalen Patentanmeldung ist ein Fahrzeug bekannt, welches eine Vorderachse und eine Hinterachse aufweist. Eine jede dieser Achsen weist zudem beiderseits je ein Rad auf, welches jeweils durch einen elektromotorischen Antrieb antreibbar ist.
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Auf Grundlage eines solchermaßen charakterisierten Fahrzeugs soll ein Verfahren vorgestellt werden, durch welches in bestimmten Fahrsituationen eine Traktion des Fahrzeugs verbessert werden soll.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Es ist vorgesehen ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs zu schaffen, wobei das Fahrzeug mittels zweier Räder einer Achse angetrieben wird. Jedes Rad wird mittels eines eigenen Antriebs angetrieben, und wobei das Fahrzeug zumindest ein Rad, vorzugsweise zwei Räder, einer Achse aufweist, durch das eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs zumindest eingeleitet wird. Das eine Rad ist ein kurveninneres Rad und das andere Rad ein kurvenäußeres Rad. Dabei soll eine Drehzahl des einen Rads der Achse und eine Drehzahl des anderen Rads der Achse ermittelt werden. Ein Verhältnis der Drehzahlen wird gebildet. Bei einem Verhältnis der Drehzahlen größer 1 wird für jedes angetriebene Rad separat ein Drehmoment angefordert. Das kurveninnere Rad und das kurvenäußere Rad werden mit unterschiedlich großen Drehmomenten beaufschlagt. Es sollen dadurch Maßnahmen getroffen werden, auf technisch einfache Weise eine Verbesserung der Fahreigenschaften des Fahrzeugs zu erreichen, ohne dass beispielsweise insbesondere zusätzliche Assistenzsysteme wie Torque-Vectoring, eine Antischlupfregelung oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm verwendet werden. Das Verfahren soll dabei sicherstellen, dass ein Kraftfahrzeug mit einer Achse, die durch zwei elektrisch angetriebene Räder angetrieben wird, auch bei abgeschalteten Assistenzsystemen oder nicht vorhandenen Assistentensystem, aber auch außerhalb des Betriebsbereichs von Assistenzsystem - zum Beispiel bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten, beispielsweise beim Anfahren - die Vorteile von Torque-Vectoring vollumfänglich zur Verfügung stehen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei grundsätzlich bei Fahrzeugen Anwendung finden, die zumindest eine elektrisch angetriebene Vorderachse mit beispielsweise geschleppter Hinterachse oder zumindest eine elektrisch angetriebene Hinterachse mit beispielsweise geschobener Vorderachse oder eine elektrisch angetriebene Vorderachse und eine elektrisch angetriebene Hinterachse (Vierradantrieb) oder mehr als nur zwei elektrisch angetriebene Achsen aufweisen. Im zuletzt genannten Fall können beispielsweise zwei elektrisch angetriebenen Vorderachsen und eine oder zwei elektrisch angetriebene Hinterachsen beispielhaft vorhanden sein. Bei den vorgenannten Konzepten kann beispielsweise die mindestens eine Vorderachse oder die mindestens eine Hinterachse gelenkt sein. Zudem ist es möglich, dass die mindestens eine Vorderachse und die mindestens eine Hinterachse gelenkt sind, sodass das entsprechende Fahrzeug beispielsweise eine Allradlenkung aufweisen kann. Allen vorgenannten Konzepten ist gemein, dass eine jede Seite einer angetriebenen Achse (in Fahrtrichtung rechts und links) durch einen eigenen Elektromotor angetrieben wird.
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Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird für einen Lenkeinschlag des Fahrzeugs bzw. der einzelnen gelenkten Räder ein zulässiges Verhältnis der Drehzahlen der Räder ermittelt und ein individueller Grenzwert des Drehzahlverhältnisses gebildet. Ganz besonders dann, wenn für diesen Grenzwert eine Fahrsituation berücksichtigt wird, in der ein kurvenäußeres Rad im bewegten Zustand gerade keine Haftung mehr zum Untergrund aufweist, und das dabei vorliegende Drehzahlverhältnis verwendet wird, kann auf diese Fahrsituation hin ein fahrdynamischer Eingriff ausgerichtet werden, um die Fahrsituation zu verbessern. Zum Beispiel kann Schleudern vermieden werden.
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Um eine Fahrstabilität des Fahrzeugs auch in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit bestimmen zu können ist vorgesehen, dass der für einen Lenkeinschlag individuelle Grenzwert des Drehzahlverhältnisses auch in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt wird.
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So ist nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung vorgesehen, dass bei einem Verhältnis der Drehzahlen der beiden Räder einer Achse, das kleiner als der individuelle Grenzwert des Drehzahlverhältnisses ist, das mit höherer Drehzahl drehende Rad mit dem größeren Drehmoment beaufschlagt wird. Dies hat den Vorteil, dass das mit höherer Drehzahl drehende Rad, welches eher der Gefahr ausgesetzt ist, die Haftung zum Untergrund zu verlieren, nur bis zu einem entsprechenden Grenzwert des Drehzahlverhältnisses mit dem größeren Drehmoment beaufschlagt wird. So wird vermieden, dass das mit der höher drehenden Drehzahl drehende Rad die Haftung verliert. Mit dem Erreichen dieses individuellen Grenzwerts, d. h. bei diesem Grenzwert, erhalten beide Räder einer Achse wieder das gleiche Drehmoment.
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Wir der individuelle Grenzwert überschritten, ist also das Verhältnis der Drehzahlen der Räder einer Achse größer als der individuelle Grenzwert, so wird das mit der kleineren Drehzahl drehende Rad der Achse mit dem größeren Drehmoment beaufschlagt. Die Überschreitung des Grenzwerts zeigt an, dass das - insbesondere kurvenäußere Rad - droht die Haftung zu verlieren bzw. bereits die Haftung verloren hat und auf dem Untergrund nur noch gleitet. Die Maßnahme hat den Vorteil, dass dadurch versucht wird, diese fahrdynamisch potenziell sehr kritische Situation des Fahrzeugs durch Erhöhen des Drehmoments - insbesonderes des kurveninneren Rades - zu verbessern.
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Sowohl für den Fall unterschiedlicher Drehzahlen der Räder einer Achse unterhalb des individuellen Grenzwerts als auch für den Fall unterschiedlicher Drehzahlen der Räder einer Achse oberhalb des individuellen Grenzwerts ist ein Drehmomentausgleich vorgesehen. Dies bedeutet für den Fall der Drehzahlen unterhalb des individuellen Grenzwerts, dass nicht nur das Drehmoment des höher drehenden Rades erhöht, sondern dass das Drehmoment des mit geringerer Drehzahl drehenden Rades verringert werden kann. Für den Fall, dass das Drehzahlverhältnis oberhalb des individuellen Grenzwerts ist, ist vorgesehen, dass das Drehmoment des mit geringerer Drehzahl drehenden Rades erhöht wird und das Drehmoment des mit höherer Drehzahl drehenden Rades verringert werden kann. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass ab einem individuellen Drehzahlverhältnis von 2 an dem Rad mit höherer Drehzahl im Extremfall kein Drehmoment mehr anliegt, es also um 100 % verringert wurde, während an dem Rad mit niedriger Drehzahl im Extremfall ein Drehmoment anliegt, welches um 100 % erhöht wurde. Ein derartiges Vorgehen verbessert die Traktionsfähigkeit eines Fahrzeugs.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beaufschlagung eines Rades mit Drehmoment in Abhängigkeit von einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass dadurch - ganz besonders bei verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit - ein Eingriff in den Antrieb an die Geschwindigkeit angepasst erfolgen kann. Werden bei verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit Eingriffe vorgenommen, die betragsmäßig wie bei niedrigen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs wären, so könnte dies dazu führen, dass durch einen der Geschwindigkeit nicht angepassten Eingriff die Fahrdynamik des Fahrzeugs sogar verschlechtert wird. Zudem ist ein subjektives Empfinden eines Fahrzeugführers besonders herausgefordert, da dieser einen nicht an die Geschwindigkeit angepassten, aber sicheren Eingriff möglicherweise als zu stark empfindet und individuell in das Geschehen versucht einzugreifen, was möglicherweise kontraproduktiv ist und daher eine Fahrdynamik bzw. Fahrsituation negativ beeinflusst.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung soll für eine bestimmte Situation, in der das Fahrzeug die Geschwindigkeit gleich null aufweist und bei einem Rad einer Achse eine Drehzahl größer null vorliegt und bei einem anderen Rad der Achse eine Drehzahl gleich null festgestellt wird, ein durch einen Regler - insbesondere Drehzahlregler - begrenztes Drehmoment eines Rades bestimmt werden und in Abhängigkeit des begrenzten Drehmoments bei dem anderen, nicht drehenden Rad das Drehmoment - insbesondere bestimmt durch einen Faktor - erhöht werden. Eine derartige Situation kann beispielsweise bei einem Anfahrvorgang des Fahrzeugs vorliegen. Eines der Räder der Achse hat keine Haftung, „rutscht“ also durch, das andere Rad hat eine Haftung zum Untergrund und hat beim Anfahrvorgang zunächst die Drehzahl gleich null. Um das Fahrzeug fortzubewegen ist daher auf diese Weise vorgesehen, das Rad mit der Drehzahl gleich null mit einem Drehmoment zu beaufschlagen. Mit dieser Vorgehensweise erreicht man vorteilhafterweise eine Wirkung einer Differenzialsperre ohne bei diesem Antriebskonzept eine derartige Differenzialsperre zu nutzen.
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Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist vorgesehen, dass für ein elektrisch angetriebenes Rad des Fahrzeugs eine maximal zulässige Drehzahl bestimmt wird. Dies hat den Vorteil, dass dadurch von vornherein für eine gegebenenfalls ausgewählte bzw. vorliegende Fahrsituation des Fahrzeugs eine für die Fahrdynamik kritische Drehzahl vermieden bzw. ausgeschlossen werden kann. So kann beispielsweise für die Fahrsituation „Anfahren“ eine maximal zulässige Drehzahl elektronisch begrenzt werden.
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Zwecks Verbesserung der Traktionsfähigkeit des Fahrzeugs sollen die Räder einer Achse des Fahrzeugs mit Fahrhilfen, insbesondere Schneeketten oder vergleichbaren Alternativen wie beispielsweise Spikes-Spidern, ausgestattet werden. Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, das einem Steuergerät mitgeteilt wird, dass Räder, insbesondere nur Räder einer Achse, mit einer solchen Fahrhilfe ausgestattet sind. Dann ist vorgesehen, dass bei Stillstand des Fahrzeugs nur die mit Fahrhilfen ausgestatteten Räder ein Drehmoment erhalten. Dem entsprechend ist insbesondere vorgesehen, dass andere angetriebene Räder einer anderen Achse kein Drehmoment erhalten. Dies hat den Vorteil, dass auch hier unerwünschte Fahrsituationen vermieden werden, da insbesondere dann, wenn die anderen angetriebenen Räder der anderen Achse keine ausreichende Haftung zum Untergrund aufweisen, die Fahrstabilität des Fahrzeugs nicht gefährdet wird. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung sollen die Antriebe der gegebenenfalls weiteren - insbesondere elektrisch - angetriebenen Achse, die ohne Fahrhilfen ausgestattet ist, auf die gleichen Drehzahlen wie die Achse mit Fahrhilfen geregelt werden.
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Nach einer weiteren Ausführung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Summe der an den Rädern einer Achse eingestellten Drehmomente - insbesondere immer - einem geforderten Solldrehmoment einer Achse entspricht.
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Des Weiteren ist ein Computerprogramm vorgesehen, welches ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren auszuführen oder welches derart programmiert ist, dass es ein Verfahren ausführt, wenn es auf einem Computer bzw. Steuergerät ausgeführt wird. Zudem ist ein maschinenlesbares Speichermedium vorgesehen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist oder dass auf ihm das Computerprogramm zur Anwendung in einem Verfahren abgespeichert ist. Schließlich ist ein Computer bzw. Steuergerät vorgesehen, das ausgebildet ist alle Schritte eines der Verfahren auszuführen oder dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der vorgenannten Verfahrensschritte programmiert ist.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgend beschriebenen Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs mit zwei elektrisch angetriebenen Achsen, welches sich zumindest in einer Lenkposition für eine zumindest beabsichtigte Kurvenfahrt befindet,
- 2 zeigt einen beispielhaften Verfahrensablauf,
- 3 zeigt ein Diagramm, in dem in Abhängigkeit eines Drehzahlverhältnisses der Drehzahl eines schneller drehenden Rades zu einer Drehzahl eines langsamer drehenden Rades eine vorgesehene anteilige Änderung eines Drehmoments angegeben ist. Unterhalb der Abszisse ist eine Zunahme eines Drehmoments eines kurvenäußeren, schnelleren Rades angegeben, oberhalb der Abszisse ist eine Zunahme eines Drehmoments eines kurveninneren, langsameren Rades angegeben.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs 10 dargestellt. Dieses Fahrzeug 10 weist eine erste Achse 13 - beispielsweise eine Vorderachse - und eine zweite Achse 16 - beispielsweise eine Hinterachse - auf. In diesem Beispiel ist sowohl die Achse 13 als auch die Achse 16 jeweils insgesamt elektrisch angetrieben. Hierzu weist die Achse 13 jeweils einen elektrischen Antrieb 19, 20 auf, der je ein Rad 22, 23 der Achse 13 antreibt bzw. antreiben kann. Hierzu wird ein jeder Antrieb 19, 20 mittels einer Signalleitung 25, 26 angesteuert. Der Antrieb 19 ist dabei ein Antrieb, der - auf das Fahrzeug 10 bezogen - vorne rechts angeordnet ist und das Rad 22 vorne rechts antreibt. Der Antrieb 20 ist vorne links angeordnet und treibt das ebenfalls vorne links angeordnete Rad 23 an. Der in der 1 links von der Achse 13 angeordnete Pfeil zeigt eine typische Vorwärtsfahrtrichtung an. Analog zur ersten Achse 13 weist die Hinterachse ein hinteres linkes Rad 30, einen hinteren linken Antrieb 32, ein hinteres rechtes Rad 34 und einen hinteren rechten Antrieb 36 auf. Ein jeder Antrieb 32, 36 wird mittels einer Signalleitung 38, 39 angesteuert. Eine Versorgung mit elektrischem Strom ist hier nicht dargestellt, aber selbstverständlich vorhanden. Dies betrifft insbesondere eine elektrische Spannungsversorgung bzw. Stromversorgung und entsprechende Energieversorgungsleitungen zwischen Spannungs- bzw. der Stromversorgung und den Antrieben. Die Spannungs- bzw. Stromversorgung kann beispielsweise eine Batterie an Bord des Fahrzeugs 10 sein, oder auch eine Brennstoffzelle, die mittels an Bord mitgeführten Wasserstoffs versorgt wird oder auch beispielsweise ein sogenannter Reichweitenverlängerer (Range Extender (REX); serieller Hybrid). Eine Energieversorgung kann auch beispielsweise mittels eines Stromabnehmers über eine äußere erdfeste Stromschiene bzw. eine Oberleitung erfolgen.
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In der in 1 dargestellten Situation des Fahrzeugs 10 ist erkennbar, dass sich die Achse 13 und dabei ganz besonders das kurvenäußere Rad 22 und das kurveninnere Rad 23 samt ihrer jeweiligen Antriebe 19, 20 in einer Situation befindet, in der zumindest eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs 10 ermöglicht bzw. eingeleitet wird. Befindet sich nämlich das Fahrzeug 10 in einem Stillstand und sind die Räder 22, 23 - wie dargestellt - in einem eingeschlagenen Zustand, so lässt sich beispielsweise anhand der eingestellten Geometrie des Fahrwerks des Fahrzeugs 10, hier des Lenkwinkels al (und auch des Lenkwinkels ar) und eines Abstands zu einer Drehachse der (ungelenkten) Achse 16, ein theoretischer Lenkradius r23 des Rades 23 ermitteln. Zudem lässt sich ein theoretischer Lenkradius r22 des Rades 22 ermitteln. Aufgrund der kurvenäu-ßeren Lage und des daher größeren Radius zum aktuellen Kurvenzentrum (Momentanpol) wird das kurvenäußere Rad 23 etwas weniger stark eingelenkt, so dass sich dort ein Lenkwinkel ar ergibt, der (etwas) kleiner als der Lenkwinkels al ist. Dadurch wiederum ergibt sich ein in seiner Position zum Fahrzeug 10 bestimmbarer Momentanpol PM13 der Achse 13. Ist die Lenkung insgesamt so konstruiert, dass sie eine beispielsweise theoretisch ideale Lenkgeometrie ermöglicht, so liegt der Momentanpol PM13 auf einer Verlängerung der Drehachse der Achse 16.
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Für einen Lenkwunsch, beispielsweise vorgegeben durch eine Bewegung eines mechanisch oder elektrisch oder elektromechanisch mit der Lenkung gekoppelten Lenkwunschgebers (beispielsweise Lenkrad), können für die an der beabsichtigten bzw. eingeleiteten bzw. bereits stattfindenden Kurvenfahrt beteiligten Räder 22, 23, 30, 34 entsprechende individuelle Drehzahlen n22, n23, n30, n34 der Räder 22, 23, 30, 34 ermittelt und eingestellt werden. Dies gilt beispielsweise für ein Fahrzeug 10 nach diesem Beispiel, bei dem beispielsweise zwei Achsen 13, 16 - stellvertretend für ein Fahrzeug 10, bei dem alle Achsen angetrieben sind (Allradantrieb, Vierradantrieb) - angetrieben sind.
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Für ein derartiges Fahrzeug 10 ist eine besondere Betriebsart beim Fahren einer Kurve bzw. beim Einleiten einer Kurvenfahrt vorgesehen. In Abhängigkeit eines Verhältnisses pn13, pn16, welches sich beim Fahren der Kurve eingestellt hat bzw. welches beim Einleiten einer Kurvenfahrt beabsichtigt ist eingestellt zu werden (Verhältnis der Drehzahlen einer Achse größer 1 als Ergebnis eines Verhältnisses einer Drehzahl eines kurvenäußeren Rades zur Drehzahl eines kurveninneren Rades), ist in einem Schritt S1 (2) beabsichtigt, für jedes angetriebene Rad 22, 23, 30, 34 ein separates Drehmoment M22, M23, M30, M34 anzufordern. Zudem ist vorgesehen, dass das kurveninnere Rad 23, 30 und das kurvenäußere Rad 22, 34 mit unterschiedlich großen Drehmomenten M22, M23, M30, M34 beaufschlagt werden.
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Es ist hierzu ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs 10 vorgesehen, wobei das Fahrzeug 10 mittels mindestens zweier Räder 22, 23, 30, 34 einer Achse 13, 16 angetrieben wird, wobei jedes Rad 22, 23, 30, 34 mittels eines eigenen Antriebs 19, 20, 32, 36 (im Stillstand oder in einer Kurvenfahrt) angetrieben wird. Das Fahrzeug 10 weist zumindest ein Rad, vorzugsweise zwei Räder 22, 23, 30, 34 einer Achse 13, 16 auf, durch das eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs 10 zumindest eingeleitet wird. Bei einer geplanten Kurvenfahrt steht das Fahrzeug beispielsweise, dann wird die vorgesehene Kurvenfahrt durch einen oder mehrere Lenkwinkel der Vorderachse erkannt oder eine Stellung oder Stellbewegung eines Lenkwunschgebers ausgewertet, oder das Fahrzeug fährt schon in der Kurve, dann wird die tatsächliche Kurvenfahrt durch einen oder mehrere Lenkwinkel der Vorderachse und/oder durch die Drehzahlunterschiede einer Achse 13, 16 erkannt. Das eine Rad 23, 30 ist ein kurveninneres Rad und das andere Rad 22, 34 ein kurvenäußeres Rad. Es ist vorgesehen, dass eine geplante oder gefahrene Drehzahl n23, n30 des einen Rads 23, 30 der Achse 13, 16 und eine geplante oder gefahrene Drehzahl n22, n34 des anderen Rads 22, 34 der Achse 13, 16 ermittelt werden. Es wird ein Verhältnis pn13, pn16 der Drehzahlen n22, n23, n34, n30 gebildet, wobei bei einem Verhältnis der Drehzahlen größer 1 - ob bei Kurvenfahrt oder bei geplanter Kurvenfahrt im Stillstand oder bei Stillstand mit einem stehenden und einem durchdrehenden Rad - für jedes angetriebene Rad 22, 23, 30, 34 separat ein Drehmoment M22, M23, M30, M34 angefordert wird. Dabei werden das kurveninnere Rad 23, 30 und das kurvenäußere Rad 22, 34 mit unterschiedlich großen Drehmomenten M22, M23, M30, M34 beaufschlagt.
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Nach einer Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Summe der an den Rädern 22, 23, 30, 34 einer Achse 13, 16 eingestellten Drehmomente M22, M23, M30, M34 - insbesondere immer - einem geforderten Solldrehmoment M13soll, M16 soll einer Achse 13, 16 entspricht.
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Wie erwähnt, kommt es aufgrund von Kurvenfahrten an einer Achse 13, 16 und deren Rädern 22, 23, 30, 34 zu unterschiedlichen Drehzahlen n22, n23, n30, n34, die beispielsweise bei einem typischen Kraftfahrzeug bzw. Fahrzeug 10, unterhalb eines Drehzahlverhältnisses bzw. Verhältnisses pn13, pn16 der Drehzahlen n22, n23, n30, n34 von beispielsweise 1,25 dazu führen können, dass keines der Räder 22, 23, 30, 34 die Haftung zum Untergrund vollständig verloren hat.
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Es ist nach diesem Verfahren bzw. für dieses Verfahren in einem Schritt S2 vorgesehen, für einen Lenkeinschlag, insbesondere maximalen Lenkeinschlag des Fahrzeugs 10, bzw. für einen Lenkeinschlag eines Rades 22, 23, insbesondere maximalen Lenkeinschlag eines Rades 22, 23, ein zulässiges Verhältnis pn13, pn16 der Drehzahlen n22, n23, n34, n30 der Räder 22, 23, 30, 34 einer Achse 13, 16 zu ermitteln und einen individuellen Grenzwert pn13lim, pn16lim des jeweiligen Drehzahlverhältnisses pn13, pn16 zu bilden.
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Ein typisches Verhalten eines Fahrzeugs 10 bei einer Kurvenfahrt besteht im Untersteuern bzw. Übersteuern. Beim Untersteuern wird eine vom Lenkwunschgeber eigentlich vorgegebene Kurvenfahrt und damit eine geometrisch beschreibbare Kurve nur in abgeschwächter Form umgesetzt. Dies bedeutet, dass gefahrene Radien r22, r23, r30, r34 größer sind als durch den Lenkwunschgeber vorgesehen. Beim Übersteuern passiert genau das Gegenteil. Eine vom Lenkwunschgeber eigentlich vorgegebene Kurvenfahrt und damit eine geometrisch beschreibbare Kurve wird in stärkerer Form umgesetzt. Dies bedeutet, dass gefahrene Radien r22, r23, r30, r34 kleiner sind als durch den Lenkwunschgeber vorgesehen. Die gefahrenen Radien, ob größer oder kleiner als die durch den Lenkwunschgeber vorgesehenen Radien, sind auch von der Geschwindigkeit v10 des Fahrzeugs 10 abhängig. Aus diesem Grund ist für die Durchführung des Verfahrens vorgesehen, dass ein für einen Lenkeinschlag eines Rades 22, 23 vorgesehener bzw. einem Lenkeinschlag zuzuordnender individueller Grenzwert pn13lim, pn16lim des Drehzahlverhältnisses pn13, pn16 auch in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit v10 des Fahrzeugs 10 ermittelt wird.
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In Bezug zu dem einem Lenkeinschlag zuzuordnenden individuellen Grenzwert pn13lim ist vorgesehen, dass bei einem Verhältnis pn13, pn16 der Drehzahlen n22, n23, n34, n30, d. h. dem Verhältnis pn13, pn16 der Drehzahlen n22, n23, n34, n30 der beiden Räder 22, 23; 30, 34 einer Achse 13, 16, welches größer null und kleiner als der individuelle Grenzwert pn13lim, pn16lim des Drehzahlverhältnisses pn13, pn16 ist, das mit höherer Drehzahl n22, n23, n34, n30 drehende Rad 22, 23; 30, 34 mit dem größeren Drehmoment beaufschlagt wird. Nimmt beispielsweise, ausgehend von 1, ein Grenzwert pn13lim des Drehzahlverhältnisses pn13 beispielsweise den Wert 1,2 an und weist ein Drehzahlverhältnis pn13 der Achse 13 den Wert 1,18 auf, so wird das mit höherer Drehzahl n22 drehende Rad 22 mit dem größeren Drehmoment M22 beaufschlagt. D. h., dass das Drehmoment M23 kleiner als das Drehmoment M22 ist bzw. das Drehmoment M22 größer als das Drehmoment M23 ist. Nimmt man hierzu beispielhaft die Lehre der 3, so bedeutet dies beispielsweise, dass für einen individuellen Grenzwert pn13lim von 1,18 auf der dargestellten Kurve ein Schnittpunkt bei ca. 5 % liegt. Dies bedeutet, dass ausgehend von einer Momentenverteilung bzw. einem Momentenverhältnis M23/M22 von 1:1 für das Rad 23 und das Rad 22 bei einer gleichmäßigen Geradeausfahrt, eine solche Momentenverteilung bzw. ein solches Momentenverhältnis verändert wird. Das Drehmoment des kurvenäußeren Rades 22 wird um die erwähnten 5 % erhöht. Es kann zudem vorgesehen sein, dass das Drehmoment des kurveninneren Rades 23 um entsprechende 5 % verringert wird.
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Ausgehend von dem Ausführungsbeispiel nach 1 kann auch für die Achse 16 eine entsprechende Situation und ein entsprechender Verfahrensschritt beschrieben werden. Die Achse 16 des Fahrzeugs 10 vollführt wie die Achse 13 und deren Räder ebenfalls eine Kurvenfahrt. Die Radien der beiden Räder 30, 34, d. h. ihre Abstände zum Momentanpol 16 sind viel größer, sodass ein Verhältnis pn16 der Drehzahlen n34, n30 der Räder 30, 34 näher an dem Wert 1 ist, als dies für die Räder der Achse 13 gilt. So kann beispielsweise in der in 1 dargestellten Situation des Fahrzeugs 10 für das Verhältnis pn16 der Drehzahlen n34, n30 der entsprechende Wert pn16 = 1,02 betragen. Aber auch bei der Achse 16 wird damit das mit potenziell höherer Drehzahl n34 drehende Rad 34 mit dem größeren Moment M34 beaufschlagt. Nimmt man an, dass sich für den Wert pn16 = 1,02 mit der dargestellten Kurve ein Schnittpunkt bei ca. 1% ergibt, so führt dies dazu, dass ausgehend von einer gleichmäßigen Momentenverteilung das Drehmoment des kurvenäußeren Rades 34 um das erwähnte 1 % erhöht wird. Es kann zudem vorgesehen sein, dass das Drehmoment des kurveninneren Rades 34 um einen entsprechenden Wert in der Größe von 1% verringert wird.
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In Bezug zu dem einem Lenkeinschlag zuzuordnenden individuellen Grenzwert pn13lim ist vorgesehen, dass bei einem Verhältnis pn13, pn16 der Drehzahlen n22, n23, n34, n30, d.h. dem Verhältnis pn13, pn16 der Drehzahlen n22, n23, n34, n30 der beiden Räder 22, 23; 30, 34 einer Achse 13, 16, welches größer als der individuelle Grenzwert pn13lim, pn16lim des Drehzahlverhältnisses pn13, pn16 ist, das mit kleinerer Drehzahl n22, n23, n34, n30 drehende Rad 22, 23; 30, 34 mit dem größeren Drehmoment beaufschlagt wird. Beträgt beispielsweise, ausgehend von 1, ein Grenzwert pn13lim des Drehzahlverhältnisses pn13 beispielsweise den Wert 1,2 und weist ein Drehzahlverhältnis pn13 der Achse 13 den Wert 1,8 auf, so wird das mit kleinerer Drehzahl n22 drehende Rad 22 mit dem größeren Drehmoment M22 beaufschlagt. D. h., dass das Drehmoment M23 ist kleiner als das Drehmoment M22.
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So lässt sich beispielhaft für das Drehzahlverhältnis pn13 = 1,8 ein Schnittpunkt mit der in 3 dargestellten Kurve oberhalb der Abszisse bei beispielhaft 35 % ermitteln. Dies bedeutet, dass ausgehend von einer gleichmäßigen Momentenverteilung bei Geradeausfahrt die Momentenverteilung bzw. das Momentverhältnis entsprechend verändert wird. Dies bedeutet vor dem Hintergrund des eben erwähnten, dass das Drehmoment der mit kleinerer Drehzahl n22 drehende Rad 22 zu einem Drehmoment M22 verändert wird, dass 135 % des Drehmoments M22 bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs 10 beträgt. Es kann zudem vorgesehen sein, dass das Drehmoment M23 des kurvenäußeren Rades 23 um einen entsprechenden Prozentsatz, d.h. hier um 35 % des Drehmoments M23 bei gleichmäßiger Geradeausfahrt verringert wird.
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Ausgehend von dem Ausführungsbeispiel nach 1 kann auch für die Achse 16 wiederum eine entsprechende Situation und ein entsprechender Verfahrensschritt beschrieben werden. Die Achse 16 des Fahrzeugs 10 vollführt wie die Achse 13 und deren Räder ebenfalls eine Kurvenfahrt. Die Radien der beiden Räder 30, 34, d. h. ihre Abstände zum Momentanpol 16 sind viel größer, sodass ein Verhältnis pn16 der Drehzahlen n34, n30 der Räder 30, 34 näher an dem Wert 1 ist, als dies für die Räder der Achse 13 gilt. So kann beispielsweise in der in 1 dargestellten Situation des Fahrzeugs 10 für das Verhältnis pn16 der Drehzahlen n30, n34 der entsprechende Wert pn16 = 1,26 betragen. Aber auch bei der Achse 16 wird damit das mit kleinerer Drehzahl n30 drehende Rad 30 mit einem entsprechend größeren Moment M34 beaufschlagt. Es kann zudem vorgesehen sein, dass das Drehmoment M34 des kurvenäu-ßeren Rades 34 um einen entsprechenden Prozentsatz verringert wird.
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Der technische Inhalt des Diagramms aus 3 kann für die Zwecke dieses Verfahrens beispielsweise in einem Kennfeld gespeichert sein.
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Gemäß einem weiteren möglichen Verfahrensschritt ist vorgesehen, dass die Beaufschlagung eines Rades 22, 23; 30, 34 mit Drehmoment M22, M23, M30, M34 in Abhängigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit v10 des Fahrzeugs 10 erfolgt. Es ist dabei ganz besonders vorgesehen, dass bei gleichen Drehzahlverhältnissen und unterschiedlichen Geschwindigkeiten v10 des Fahrzeugs 10 die entsprechenden Änderungen der Drehmomente an den Rädern unterschiedlich stark ausfallen. So ist vorgesehen, dass bei niedrigeren Geschwindigkeiten die Vergrößerungen von Drehmomenten stärker, d. h. größer ausfallen können als bei höheren Geschwindigkeiten. Bei der Berücksichtigung der Geschwindigkeit v10 des Fahrzeugs 10 kann insgesamt vorgesehen sein, dass die momentane Fahrgeschwindigkeit v10 des Fahrzeugs 10 durch das Rad repräsentiert wird, welches das am langsamsten drehende Rad des Fahrzeugs 10 ist.
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Im Zusammenhang mit dem Verändern der Drehmomente M22, M23 der Achse 13 bzw. der Dreh ist vorgesehen, dass beim mit höherer Drehzahl drehenden Rad eine Achsel 1 3,16 Momente M30, M34 der Achse 16 ist nach einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens vorgesehen, dass eine von einer Achse 13, 16 aufgewendete Antriebsleistung P13, P16 vor der Änderung der Momente M22, M23, M30, M34 genauso groß ist wie nach der Änderung der Momente M22, M23, M30, M34.
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Nach dem Verfahren ist vorgesehen, dass bei Kurvenfahrt im Bereich des Drehzahlverhältnisses pn13 bzw. pn16 zwischen größer 1 und kleiner als pn13lim bzw. pn16lim beim mit höherer Drehzahl drehenden Rad einer Achse 13, 16 das Drehmoment M22 oder das Drehmoment M23 bzw. ggf. das Drehmoment M30 oder das Drehmoment M34 erhöht wird. Dies führt bei Kurvenfahrt zu einem schwachen Torque-Vectoring und bewirkt ein sichereres Fahrverhalten des Fahrzeugs 10 als ein normales Sperrdifferenzial.
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Oberhalb eines Drehzahlverhältnisses pn13 bzw. pn16 bzw. grenzwertigen Drehzahlverhältnisses pn13lim bzw. pn16lim ist vorgesehen, beim mit höherer Drehzahl drehenden kurvenäußeren Rad einer Achse 13, 16 das Drehmoment M22 oder das Drehmoment M23 bzw. ggf. das Drehmoment M30 oder das Drehmoment M34 zu erhöhen. In entsprechender Weise wird bei dem kurveninneren Rad einer Achse 13, 16 das das Drehmoment M22 oder das Drehmoment M23 bzw. ggf. das Drehmoment M30 oder das Drehmoment M34 gesenkt.
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Für das Fahrzeug 10 kann dabei die Situation auftreten, dass dieses Fahrzeug 10 die Geschwindigkeit v10 gleich null aufweist. Für diesen Fall ist die Geschwindigkeit v10 wiederum die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl eines der Räder, die null sind. Dieses Rad mit der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl null ist das Rad einer der beiden Achsen 13, 16. Wird zudem bei einem anderen Rad derselben Achse 13, 16 eine Drehzahl größer null festgestellt, so ist vorgesehen, dass das Rad mit der Drehzahl bzw. Geschwindigkeit gleich null mit einem Drehmoment beaufschlagt wird.
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Nach einer weiteren Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass eine maximal zulässige Drehzahl n22lim, n231im; n301im, n34lim für ein Rad 22, 23; 30, 34 bestimmt wird. Dabei ist vorgesehen, dass eine Drehzahl eines Rades 22, 23; 30, 34 - insbesondere während eines Anfahrvorgangs - elektronisch auf die maximale Drehzahl n22lim, n23lim; n30lim, n34lim begrenzt wird.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass ein durch einen Regler - insbesondere Drehzahlregler - begrenztes Drehmoment M22lim, M23lim, M30lim, M34lim eines Rades 22, 23, 30, 34 bestimmt wird und in Abhängigkeit des begrenzten Drehmoments M22lim,M23lim, M30lim, M34lim bei dem anderen nicht drehenden Rad der selben Achse 13, 16 das Drehmoment - insbesondere bestimmt durch einen Faktor - erhöht wird.
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Zwecks Verbesserung der Traktionsfähigkeit des Fahrzeugs 10 sollen die Räder 22, 23, 30, 34 einer Achse 13, 16 des Fahrzeugs 10 mit Fahrhilfen, insbesondere Schneeketten oder vergleichbaren Alternativen wie beispielsweise Spikes-Spidern, ausgestattet werden. Dabei ist vorgesehen, dass einem Steuergerät 40 mitgeteilt wird, dass Räder 22, 23, 30, 34, insbesondere nur Räder 22, 23, 30, 34 einer Achse 13, 16, mit einer solchen Fahrhilfe ausgestattet sind. Dann ist vorgesehen, dass bei Stillstand des Fahrzeugs 10 nur die mit Fahrhilfen ausgestatteten Räder 22, 23, 30, 34 ein Drehmoment M22, M23, M30, M34 erhalten. Dem entsprechend ist insbesondere vorgesehen, dass andere angetriebene Räder einer anderen Achse kein Drehmoment erhalten. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Antriebe der gegebenenfalls weiteren - insbesondere elektrisch - angetriebenen Achse, die ohne Fahrhilfen ausgestattet ist, auf die gleichen Drehzahlen wie die Achse mit Fahrhilfen geregelt werden sollen.
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Alternative Antriebsarten
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Handelt es sich beispielsweise alternativ um ein Fahrzeug 10, bei dem nur die Räder 22, 23 einer Achse 13 angetrieben sind, so werden nur für diese angetriebenen Räder 22, 23 entsprechende individuelle Drehzahlen n22, n23 für die jeweiligen Antriebe 20, 19 eingestellt. Die Drehzahlen der Räder 30, 34 würden sich durch ihre Antriebslosigkeit automatisch von allein an die Gegebenheiten von Geschwindigkeit und Form/Radius der Kurvenfahrt anpassen. Die entsprechenden Drehzahlen können entweder errechnet werden oder beispielsweise aus einem Kennfeld entnommen werden.
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Die hier vorgestellten technischen Konzepte sind sowohl auf Fahrzeuge 10 mit Vorderachslenkung der Achse 13 ohne Vorderachsantrieb aber mit Hinterachsantrieb der Achse 16 anwendbar. Gleichfalls sind sie (bereits erwähnt) auch auf Fahrzeuge 10 mit Vorderachslenkung der Achse 13 mit Vorderachsantrieb und ohne Hinterachsantrieb der Achse 16 sowie auf Fahrzeuge 10 mit Vorderachslenkung der Achse 13 und mit Vorderachsantrieb und mit Hinterachsantrieb der Achse 16 (Allradantrieb) anwendbar. Zudem ist das Konzept beispielsweise auch auf ein Fahrzeug 10 mit Vorderachslenkung der Achse 13 und Hinterachslenkung der Achse 16 anwendbar, wobei entweder die Achse 13 oder die Achse 16 oder beide Achsen 13, 16 angetrieben sein können. Des Weiteren sind die Konzepte auf Fahrzeuge 10 mit Hinterachslenkung - die Achse 13 entspräche dann einer Hinterachse - ohne Vorderachsantrieb aber mit Hinterachsantrieb der Achse 16 anwendbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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