DE102022116596A1

DE102022116596A1 - Anhängersteuergerät zum Ansteuern eines elektrischen Antriebs eines Anhängerfahrzeugs sowie Verfahren zum Ansteuern des elektrischen Antriebs mit dem Anhängersteuergerät

Info

Publication number: DE102022116596A1
Application number: DE102022116596.5A
Authority: DE
Inventors: Johannes Heseding; Dirk Hillbring; Felix Müller-Deile
Original assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Priority date: 2022-07-04
Filing date: 2022-07-04
Publication date: 2024-01-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Anhängersteuergerät (54) zum Ansteuern eines elektrischen Antriebs (72) eines Anhängerfahrzeugs (14) mit einer Zugfahrzeugdatenschnittstelle (64) für ein Zugfahrzeugsteuergerät zum Empfangen von Zugfahrzeugsteuersignalen (68) für den elektrischen Antrieb (72) und einer Antriebsschnittstelle zum Ausgeben von Antriebsansteuersignalen an den elektrischen Antrieb (72). Das Anhängersteuergerät (54) umfasst einen Fremdsteuermodus (90) und einen Autonomsteuermodus (114). Das Anhängersteuergerät (54) ist eingerichtet, um die Antriebsansteuersignale im Fremdsteuermodus (90) abhängig von den Zugfahrzeugsteuersignalen (68) für den elektrischen Antrieb (72) und im Autonomsteuermodus (114) unabhängig von den Zugfahrzeugsteuersignalen (68) für den elektrischen Antrieb (72) zu erzeugen.Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren (100) zum Ansteuern eines elektrischen Antriebs (72) eines Anhängerfahrzeugs (14) durch ein Anhängersteuergerät (54).

Description

Die Erfindung betrifft den Bereich der Nutzfahrzeuge und hierbei insbesondere Anhängerfahrzeuge oder kurz Anhänger, die insbesondere als Nutzfahrzeuge ausgebildet sind. Ein als Nutzfahrzeug ausgebildetes Anhängerfahrzeug wird durch ein als Nutzfahrzeug ausgebildetes Zugfahrzeug gezogen. Solche hier bezeichneten Anhängerfahrzeuge umfassen insbesondere Sattelauflieger und Deichselanhänger.
Gemäß dem Stand der Technik sind als Nutzfahrzeuge ausgebildete Zugfahrzeuge vornehmlich mit einem Primärantrieb, der meist ein Verbrennungsmotor ist, ausgestattet, um das Zugfahrzeug anzutreiben und bei Bedarf ein Anhängerfahrzeug zu ziehen. Immer häufiger werden Anhängerfahrzeuge, die durch das Zugfahrzeug gezogen werden können, ebenfalls mit einem Antrieb ausgebildet, der insbesondere ein elektrischer Antrieb ist. Es ist somit bekannt, ein Gespann aus einem Zugfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Anhängerfahrzeug mit einem elektrischen Antrieb zu bilden. Ein solches Gespann wird auch als Hybridgespann bezeichnet.
Der elektrische Antrieb im Anhängerfahrzeug dient vornehmlich zur Unterstützung des Primärantriebs. Beispielsweise dient der elektrische Antrieb im Anhängerfahrzeug, um einen Verbrennungsmotor des Zugfahrzeugs durch Bereitstellen eines zusätzlichen Schubs beim Anfahren oder beim Bergauffahren zu unterstützen.
Außerdem kann mit dem elektrischen Antrieb kinetische und potentielle Energie des Gespanns, beispielsweise beim Bremsen, zurückgewonnen und als elektrische Energie in einem oder mehreren Energiespeichern gespeichert werden. Diese Energie kann bei Bedarf wieder für den Vortrieb zur Verfügung gestellt werden.
So dient ein elektrischer Antrieb auch zur Unterstützung oder vollständigen Umsetzung einer geforderten negativen Beschleunigung, nämlich zum Bremsen. In besonders vorteilhafter Weise werden so Reibbremsen des Zugfahrzeugs und des Anhängerfahrzeugs geschont. Ein derartiger Betrieb des elektrischen Antriebs zum Bremsen wird auch als Rekuperationsbetrieb bezeichnet.
Zur optimalen Nutzung eines elektrischen Antriebs des Anhängerfahrzeugs erfolgt die Ansteuerung des elektrischen Antriebs in Abhängigkeit vom Betrieb des Zugfahrzeugs. Demnach ist vorgesehen, ein Steuergerät des Zugfahrzeugs so auszubilden, dass es Ansteuersignale für den elektrischen Antrieb des Anhängerfahrzeugs erzeugt. Das Steuergerät im Zugfahrzeug ist beispielsweise mit weiteren Steuergeräten des Zugfahrzeugs verbunden, um Informationen von diesen weiteren Steuergeräten zu erhalten und so eindeutig einen Betrieb, insbesondere einen Betriebspunkt oder Fahrzustand, des Zugfahrzeugs zu identifizieren, bei dem eine Aktivierung des elektrischen Antriebs die genannten Vorteile bietet. Ein effizientes Unterstützen des Primärantriebs durch Ansteuern des elektrischen Antriebs durch ein Steuergerät des Zugfahrzeugs wird somit ermöglicht.
Es ist ferner auch bekannt, die genannten Informationen zum Betrieb des Zugfahrzeugs vom Zugfahrzeug ganz oder teilweise über eine Datenverbindung an ein Anhängerfahrzeug zu übertragen. Hierfür wird beispielsweise eine CAN-Bus-Datenverbindung zwischen Zugfahrzeug und Anhängerfahrzeug zur Übertragung der Daten verwendet. Im Anhängerfahrzeug werden dann in einem Steuergerät die empfangenen Informationen vom Zugfahrzeug interpretiert und in Abhängigkeit von diesen Informationen Ansteuersignale für den elektrischen Antrieb bestimmt. Diese Alternative bietet auch den Vorteil, dass im Anhängerfahrzeug, beispielsweise durch ein Anhängerbremssteuergerät, fahrzeugspezifische Daten für das jeweilige Anhängerfahrzeug vorliegen und so ein Betrieb des elektrischen Antriebs auch in den Betrieb von Sicherheitssystemen, wie beispielsweise Antiblockiersystemen, des Anhängerfahrzeugs integrierbar ist.
Jedenfalls ist bei den genannten Lösungen ein Datenaustausch zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhängerfahrzeug nötig, um den elektrischen Antrieb zur Unterstützung des Primärantriebs optimal nutzen zu können.
Wird demgegenüber ein Anhängerfahrzeug, das einen elektrischen Antrieb aufweist, mit einem Zugfahrzeug gekoppelt, das keine Datenschnittstelle zum Herstellen der genannten Datenverbindung aufweist, so kann der elektrische Antrieb ohne Weiteres nicht zur Unterstützung des Primärantriebs angesteuert werden. Ein Betrieb des elektrischen Antriebs der beschriebenen Anhängerfahrzeuge ohne die zugeführten Informationen des Zugfahrzeugs birgt nämlich die Gefahr, dass sich ein Einwirken des elektrischen Antriebs negativ auf den Betrieb des Gespanns auswirkt. Eine negative Auswirkung kann beispielsweise ein Aufschieben des Anhängerfahrzeugs beim Erzeugen eines positiven Drehmoments mit dem elektrischen Antrieb darstellen, wenn dieses Drehmoment zu hoch gewählt wird. Gleichzeitig kann ein Dynamozustand eintreten, bei dem ein elektrischer Antrieb ein negatives Drehmoment, also ein Bremsmoment, erzeugt, das nicht benötigt wird, und das Zugfahrzeug durch Bereitstellen eines zusätzlichen Drehmoments mit dem Primärantrieb einem Abbremsen des Gespanns entgegenwirken muss.
Ferner wird im Stand der Technik eine Ansteuerung des elektrischen Antriebs durch Integration zusätzlicher Sensorik in das Anhängerfahrzeug beschrieben. Derartige Ansteuerungen sind ausgelegt, um auch ohne Informationen vom Zugfahrzeug einen elektrischen Antrieb eines Anhängerfahrzeugs ansteuern zu können, ohne hierdurch Gefahrensituationen zu schaffen. Eine zusätzliche Sensorik, die beispielsweise Sensoren zur Messung der Kopplungskraft zwischen Zugfahrzeug und Anhängerfahrzeug umfasst und beispielsweise im Königszapfen eines Sattelaufliegers integriert ist, bedarf eines zusätzlichen Aufwands und führt dennoch zu einem nicht optimalen Einsatz des elektrischen Antriebs. Ein optimaler Betrieb des elektrischen Antriebs ist nämlich nur dann möglich, wenn tatsächlich alle relevanten Informationen des Zugfahrzeugs auch vom Zugfahrzeug vorliegen, um eindeutig auf einen Betrieb des Zugfahrzeugs schließen zu können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Problemen des Standes der Technik zu begegnen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Antrieb eines Anhängerfahrzeugs möglichst effizient anzusteuern. Jedenfalls soll eine Alternative zum aus dem Stand der Technik Bekannten gefunden werden.
Hierzu betrifft die Erfindung ein Anhängersteuergerät nach Anspruch 1.
Demnach umfasst die Erfindung ein Anhängersteuergerät zum Ansteuern eines elektrischen Antriebs eines Anhängerfahrzeugs. Das Anhängersteuergerät ist also eingerichtet, um im Betrieb Bestandteil des Anhängerfahrzeugs zu sein, und dient zum Ansteuern eines elektrischen Antriebs des Anhängerfahrzeugs durch Antriebsansteuersignale. Das Anhängersteuergerät kann insbesondere mindestens einen Prozessor und einen Speicher aufweisen, die durch eine Programmierung in Abhängigkeit von Eingangssignalen Ausgangssignale, wie beispielsweise die Antriebsansteuersignale, erzeugen. Das Anhängersteuergerät ist also insbesondere ein elektronisches Steuergerät. Derartige Steuergeräte werden auch als „electronic control unit“ oder kurz ECU bezeichnet.
Das Anhängersteuergerät umfasst zudem eine Zugfahrzeugdatenschnittstelle für ein Zugfahrzeugsteuergerät zum Empfangen von Zugfahrzeugsteuersignalen für den elektrischen Antrieb. Es ist demnach im Anhängersteuergerät eine Zugfahrzeugdatenschnittstelle vorgesehen, um mit dieser Zugfahrzeugdatenschnittstelle Daten von einem Zugfahrzeugsteuergerät, nämlich von einem Steuergerät des Zugfahrzeugs, zu empfangen. Die Zugfahrzeugsteuersignale entsprechen Daten oder umfassen Informationen, die dazu dienen, den elektrischen Antrieb anzusteuern.
Ferner umfasst das Anhängersteuergerät eine Antriebsschnittstelle zum Ausgeben von Antriebsansteuersignalen an den elektrischen Antrieb. Neben der Zugfahrzeugdatenschnittstelle umfasst das Anhängerfahrzeug demnach eine weitere Datenschnittstelle, die als Antriebsschnittstelle bezeichnet wird und mit einem elektrischen Antrieb verbindbar ist, um den elektrischen Antrieb anzusteuern, nämlich durch Ausgeben von Antriebsansteuersignalen. Auch diese Antriebsansteuersignale können insbesondere Daten sein oder Informationen umfassen, die im elektrischen Antrieb interpretiert werden, um mit dem elektrischen Antrieb ein Drehmoment in Abhängigkeit von den Antriebsansteuersignalen zu erzeugen.
Die Antriebsansteuersignale entsprechen insbesondere Daten, die angeben, ob ein positives Drehmoment mit dem elektrischen Antrieb erzeugt werden soll oder ob ein negatives Drehmoment mit dem Antrieb erzeugt werden soll. Insbesondere können die Daten auch die Höhe, also einen absoluten oder relativen Wert, des Drehmoments, das angefordert wird, umfassen. Ein positives Drehmoment entspricht einem Vorschub, der vom elektrischen Antrieb für das Anhängerfahrzeug angefordert wird und ein negatives Drehmoment entspricht einer Verzögerung, die vom elektrischen Antrieb angefordert wird und auf das Anhängerfahrzeug wirkt. Im Fall eines positiven Drehmoments wird demnach Energie aus einem Energiespeicher des elektrischen Antriebs zum Betreiben eines oder mehrerer elektrischer Motoren des Antriebs entnommen und bei einem negativen Drehmoment wird elektrische Energie mit den elektrischen Motoren erzeugt und in den Energiespeicher eingespeist.
Ferner weist das Anhängersteuergerät einen Fremdsteuermodus und einen Autonomsteuermodus auf. Das Anhängersteuergerät ist eingerichtet, um die Antriebsansteuersignale im Fremdsteuermodus abhängig von den Zugfahrzeugsteuersignalen zu erzeugen. Ferner ist das Anhängersteuergerät eingerichtet, um die Antriebsansteuersignale im Autonomsteuermodus unabhängig von den Zugfahrzeugsteuersignalen zu erzeugen.
Das Anhängersteuergerät ist somit im Fremdsteuermodus ausgebildet, um im Fall eines Zugfahrzeugs, das Zugfahrzeugsteuersignale über die Zugfahrzeugdatenschnittstelle senden kann, also dafür eingerichtet ist, den elektrischen Antrieb in Abhängigkeit von den Zugfahrzeugsteuersignalen anzusteuern, ein entsprechendes Drehmoment vom elektrischen Antrieb anzufordern. Hierdurch ist ein besonders effizienter Betrieb des elektrischen Antriebs möglich, da ein Zugfahrzeug für die Steuerung des elektrischen Antriebs relevante Informationen an das Anhängersteuergerät senden und das Anhängersteuergerät diese Informationen empfangen sowie beim Ansteuern des elektrischen Antriebs berücksichtigen kann. Ist demgegenüber das Zugfahrzeug nicht ausgebildet oder eingerichtet, um Zugfahrzeugsteuersignale für den elektrischen Antrieb an das Anhängersteuergerät zu senden, so ist das Anhängersteuergerät durch den zweiten Modus, nämlich den Autonomsteuermodus, in der Lage, den elektrischen Antrieb auch ohne solche vom Zugfahrzeug empfangenen Zugfahrzeugsteuersignale anzusteuern und Antriebsansteuersignale demnach unabhängig von den Zugfahrzeugansteuersignalen zu erzeugen. Der elektrische Antrieb wird demnach im Autonomsteuermodus, trotz ausbleibender Zugfahrzeugsteuersignale, weiterhin mit Antriebsansteuersignalen betrieben.
Auch, wenn im Autonomsteuermodus der elektrische Antrieb möglicherweise nicht so effizient betrieben wird wie im Fremdsteuermodus, kann dennoch eine Unterstützung des elektrischen Antriebs für einen Primärantrieb des Zugfahrzeugs erfolgen und der Primärantrieb somit entlastet werden. Die Erfindung ermöglicht somit den Betrieb des Anhängerfahrzeugs mit dem elektrischen Antrieb bei beliebigen Zugfahrzeugen. Es wird mit ein und demselben Steuergerät gewährleistet, dass, solange Zugfahrzeuge zum Ziehen des Anhängerfahrzeugs verwendet werden, die Zugfahrzeugsteuersignale bereitstellen, die Zugfahrzeugsteuersignale für den elektrischen Antrieb berücksichtigt werden. Nur, wenn anderenfalls keine Zugfahrzeugsteuersignale vorliegen, wird der elektrische Antrieb unabhängig angesteuert.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist das Anhängersteuergerät eingerichtet, um in Abhängigkeit von den Zugfahrzeugsteuersignalen vom Fremdsteuermodus in den Autonomsteuermodus oder vom Autonomsteuermodus in den Fremdsteuermodus umzuschalten. Hier liegt die Kenntnis zugrunde, dass Zugfahrzeuge allgemein eingerichtet sind, um allgemein Zugfahrzeugsteuersignale an ein Anhängerfahrzeug zu übertragen. Neben den bereits genannten Zugfahrzeugsteuersignalen für den elektrischen Antrieb werden demnach häufig weitere Zugfahrzeugsteuersignale für andere Komponenten übertragen. Derartige Zugfahrzeugsteuersignale umfassen beispielsweise Signale, die über eine standardisierte Schnittstelle, beispielsweise gemäß Internationaler Organisation für Normung (ISO), insbesondere mit einer CAN-Bus-Datenverbindung, zwischen Zugfahrzeug und Anhängerfahrzeug ausgetauscht werden. Demnach werden vom Zugfahrzeug bereits standardisierte Daten an das Anhängerfahrzeug übertragen, wobei das Anhängersteuergerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel eingerichtet ist, diese Daten zu interpretieren und zu erkennen, ob diese Daten Zugfahrzeugsteuersignale für den elektrischen Antrieb umfassen oder, ob die Zugfahrzeugsteuersignale nicht für den elektrischen Antrieb dienen.
In Abhängigkeit von den Zugfahrzeugsteuersignalen kann so durch das Anhängersteuergerät entschieden werden, ob das Anhängersteuergerät im Autonomsteuermodus oder im Fremdsteuermodus betrieben wird. Insbesondere ist es möglich, dass das Anhängerfahrzeug im Fremdsteuermodus startet und in den Autonomsteuermodus schaltet, wenn die über die Zugfahrzeugdatenschnittstelle empfangenen Zugfahrzeugsteuersignale vordefinierten Daten entsprechen. Derartige Daten umfassen beispielsweise mindestens ein Datenpaket mit einem Inhalt, der anzeigt, dass diese Daten nicht zum Ansteuern des elektrischen Antriebs dienen. Solche Daten können etwa dem Hexadezimalwert ff entsprechen.
Alternativ startet das Anhängersteuergerät in dem Fremdsteuermodus und schaltet in den Autonomsteuermodus um, wenn für einen vordefinierten Zeitraum gar keine Zugfahrzeugsteuersignale über die Zugfahrzeugdatenschnittstelle empfangen werden. Dies kann der Fall sein, wenn eine Datenverbindung physikalisch unterbrochen ist, das Zugfahrzeug also Zugfahrzeugsteuersignale für den elektrischen Antrieb liefert, aber die Datenverbindung beispielsweise aufgrund mechanischer Einwirkungen nicht mehr besteht. Auch in diesem Fall ist demnach ein Weiterbetreiben des elektrischen Antriebs im Autonomsteuermodus möglich.
Das Anhängersteuergerät kann demnach automatisch entscheiden, ob der elektrische Antrieb in Abhängigkeit von den Zugfahrzeugsteuersignalen oder unabhängig davon betrieben wird. Ein Aktivieren oder Umschalten der Steuermodi durch einen Fahrer ist somit nicht nötig. Das Anhängersteuergerät erkennt somit selbstständig den für die vorliegende Situation effizientesten Betriebsmodus zum Betreiben des elektrischen Antriebs.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Anhängersteuergerät eingerichtet, um zumindest im Autonomsteuermodus die Antriebsansteuersignale in Abhängigkeit von Sensordaten von mindestens zwei Sensoren zu erzeugen. Hierzu umfasst das Anhängersteuergerät mindestens einen der Sensoren. Zusätzlich oder alternativ ist das Anhängersteuergerät mit mindestens einem der Sensoren des Anhängerfahrzeugs verbunden. Ferner umfassen die Sensoren zumindest einen Beschleunigungssensor, der insbesondere Bestandteil des Anhängersteuergeräts sein kann. Außerdem können die Sensoren einen Geschwindigkeitssensor oder einen Raddrehzahlsensor umfassen. Ein Raddrehzahlsensor ist insbesondere mit dem Anhängersteuergerät verbindbar und im Bereich eines der Räder des Anhängerfahrzeugs angeordnet, um eine Raddrehzahl des entsprechenden Rades zu erkennen. Der Beschleunigungssensor kann insbesondere ein Sensor sein, der eingerichtet ist, eine Beschleunigung in allen drei Richtungen eines kartesischen Koordinatensystems zu bestimmen. Das Anhängersteuergerät ist somit mit Sensoren verbunden, um so einen Fahrzustand des Anhängerfahrzeugs im Autonomsteuermodus in Abhängigkeit der Sensordaten zu erkennen und in Abhängigkeit von diesem Zustand des Anhängerfahrzeugs zu ermitteln, ob und in welcher Weise ein Unterstützen des Zugfahrzeugs durch den elektrischen Antrieb des Anhängerfahrzeugs möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Anhängersteuergerät eingerichtet, um ein Bremslichtanforderungssignal vom Zugfahrzeug zu empfangen und im Autonomsteuermodus die Antriebsansteuersignale in Abhängigkeit vom Bremslichtanforderungssignal zu erzeugen. Das Bremslichtanforderungssignal kann insbesondere über die Zugfahrzeugdatenschnittstelle selbst oder eine weitere Schnittstelle zu dem Zugfahrzeug empfangen werden. Das Bremslichtanforderungssignal bezeichnet hier ein Signal, das vom Zugfahrzeug an das Anhängerfahrzeug übertragen wird und dient, um die Bremslichter des Anhängerfahrzeugs zu aktivieren. Ist das Bremslichtanforderungssignal Teil der Zugfahrzeugsteuersignale, wird dieses hier von Zugfahrzeugsteuersignalen für den elektrischen Antrieb unterschieden, entspricht also einem Zugfahrzeugsteuersignal, das eigentlich nicht für den elektrischen Antrieb übertragen wird.
Alternativ oder zusätzlich ist das Anhängersteuergerät eingerichtet, um ein Reibbremsansteuersignal über eine Reibbremsansteuerschnittstelle zu empfangen. Das Reibbremsansteuersignal kann insbesondere einem Bremssteuerdruck und die Reibbremsansteuerschnittstelle einer Bremssteuerleitungsschnittstelle entsprechen. Die Bremssteuerleitungsschnittstelle kann insbesondere dem gelben Kupplungskopf einer standardisierten Druckluftbremse entsprechen. Ferner ist das Anhängersteuergerät eingerichtet, um im Autonomsteuermodus die Antriebsansteuersignale in Abhängigkeit vom Reibbremsansteuersignal zu erzeugen. Eine Bremsanforderung oder eine Aktivierung der Bremsen des Zugfahrzeugs können somit erkannt werden, auch ohne, dass Zugfahrzeugsteuersignale für den elektrischen Antrieb vom Zugfahrzeug bereitgestellt werden. Insbesondere im Fall, dass die Sensordaten des Anhängersteuergeräts die Eignung des Betriebs des elektrischen Antriebs zum Bremsen anzeigen, kann somit zusätzlich durch das Bremslichtanforderungssignal oder das Reibbremsansteuersignal sicher detektiert werden, dass der elektrische Antrieb zur Unterstützung dieses Bremsens verwendet werden kann, also in einem Rekuperationsbetrieb betrieben werden kann. Entsprechende Antriebsansteuersignale können somit vom Anhängersteuergerät erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Anhängersteuergerät ein Anhängerbremssteuergerät, das neben der bereits genannten Ausbildung eingerichtet ist, um Reibbremsen des Anhängerfahrzeugs in Abhängigkeit von den über die Reibbremsenansteuerschnittstelle empfangenen Reibbremsenansteuersignalen anzusteuern. Das Anhängersteuergerät entspricht insbesondere einem elektronischen Bremssteuergerät des Anhängers, das auch TEBS genannt wird. Das Bremssteuergerät des Anhängers, nämlich das Anhängerbremssteuergerät, ist ohnehin in modernen Anhängerfahrzeugen vorgesehen, die zudem mit einem elektrischen Antrieb ausgestattet sind. Das Anhängerbremssteuergerät kann nun als das erfindungsgemäße Anhängersteuergerät ausgebildet werden ohne, dass ein zusätzliches Anhängersteuergerät gemäß der Erfindung benötigt wird. Ein Anhängerbremssteuergerät umfasst üblicherweise bereits gemäß bekannter Ausbildungen einen Beschleunigungssensor und ist mit Raddrehzahlsensoren des Anhängerfahrzeugs verbunden, um Sicherheitsfunktionen, wie beispielsweise eine Funktionalität eines Antiblockiersystems, bereitzustellen. Insofern liegen Signale zum Erfassen oder Schätzen eines Betriebszustands des Zugfahrzeugs bzw. eines Gespanns aus Zugfahrzeug und Anhängerfahrzeug insgesamt, bereits im Anhängerbremssteuergerät vor und es kann so unmittelbar auf diese Daten zurückgegriffen werden, um die Antriebsansteuersignale im Autonomsteuermodus zu erzeugen.
Eine Weiterbildung eines Anhängerfahrzeugs ohne vergleichsweise komplexeres Hinzufügen eines weiteren Steuergeräts zum Realisieren des Anhängersteuergeräts gemäß der Erfindung ist somit möglich.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern eines elektrischen Antriebs eines Anhängerfahrzeugs durch ein Anhängersteuergerät. Insbesondere kann das Verfahren zum Ansteuern des elektrischen Antriebs mit einem Anhängersteuergerät nach einer der vorgenannten Ausführungsformen dienen. Das Verfahren dient gemäß der Erfindung für ein Anhängersteuergerät, das eine Zugfahrzeugdatenschnittstelle für ein Zugfahrzeugsteuergerät zum Empfangen von Zugfahrzeugsteuersignalen für den elektrischen Antrieb aufweist. Außerdem dient das Verfahren für ein Anhängersteuergerät, das eine Antriebsschnittstelle zum Ausgeben von Antriebsansteuersignalen an den elektrischen Antrieb aufweist.
Gemäß dem Verfahren wird das Anhängersteuergerät entweder in einem Fremdsteuermodus oder in einem Autonomsteuermodus betrieben. Im Fremdsteuermodus werden Antriebsansteuersignale in Abhängigkeit von über die Zugfahrzeugdatenschnittstelle empfangenen Zugfahrzeugsteuersignalen erzeugt. Im Autonomsteuermodus werden Antriebssteuersignale für den elektrischen Antrieb unabhängig von Zugfahrzeugsteuersignalen für den elektrischen Antrieb erzeugt.
Gemäß einer Ausführungsform werden im Autonomsteuermodus mit dem Anhängersteuergerät eine Masse des Anhängerfahrzeugs sowie eine Beschleunigung des Anhängerfahrzeugs und eine Neigung des Anhängerfahrzeugs, insbesondere mit Sensoren, bestimmt. Alternativ werden gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest die Masse des Anhängerfahrzeugs und die Beschleunigung des Anhängerfahrzeugs, insbesondere mit Sensoren, bestimmt. Gemäß einer weiteren Alternative dieses Ausführungsbeispiels werden nur die Masse des Anhängerfahrzeugs und die Neigung des Anhängerfahrzeugs, insbesondere mit Sensoren, bestimmt. Die Masse des Anhängerfahrzeugs ist beispielsweise aus Sensoren eines Luftfedersystems des Anhängerfahrzeugs bestimmbar. Um die Masse zu bestimmen, weist das Anhängersteuergerät demnach eine Verbindung mit einem Sensor eines Luftfedersystems auf oder im Fall, dass das Anhängersteuergerät ein Anhängerbremssteuergerät ist, liegen Daten, die die Massen des Anhängerfahrzeugs umfassen, ohnehin im Anhängerbremssteuergerät für Sicherheitseinrichtungen bereit. Die Beschleunigung ist demgegenüber mit einem Beschleunigungssensor bestimmbar, der, insbesondere im Fall, dass das Anhängersteuergerät ein Anhängerbremssteuergerät ist, bereits Bestandteil des Anhängersteuergeräts sein kann. Eine Neigung des Anhängerfahrzeugs ist bestimmbar, indem diese entweder direkt aus den Sensorsignalen des Beschleunigungssensors abgeleitet werden oder insbesondere Signale von Raddrehzahlsensoren hinzugezogen werden. Ist demnach beispielsweise eine Beschleunigung mit dem Beschleunigungssensor feststellbar und bleibt die Raddrehzahl konstant, so kann von einer Neigung ausgegangen werden. So kann demnach die Neigung durch den Raddrehzahlsensor oder einen Geschwindigkeitssensor in Verbindung mit dem Beschleunigungssensor ermittelt werden.
Ferner wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit von der Masse sowie von der Beschleunigung und/oder in Abhängigkeit von der Masse und von der Neigung ein Drehmoment ermittelt, dass als Antriebsansteuersignal zum elektrischen Antrieb übertragen wird, um den elektrischen Antrieb mit dem ermittelten Drehmoment anzutreiben. Die Erfindung ermöglicht somit im Autonomsteuermodus anhand weniger Sensordaten bereits eine zuverlässige Ansteuerung des elektrischen Antriebs ohne Zugfahrzeugsteuersignale für den elektrischen Antrieb. Insbesondere können jedoch das Bremslichtanforderungssignal oder das Reibbremsansteuersignal ebenfalls zum Ermitteln des Drehmoments berücksichtigt werden, um so das Drehmoment noch genauer zu ermitteln, mit dem der elektrische Antrieb durch das Antriebsansteuersignal angesteuert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird im Autonomsteuermodus ein ermitteltes Drehmoment nach dem Ermitteln unmittelbar als Antriebsansteuersignal an den elektrischen Antrieb übertragen. Der elektrische Antrieb wird demnach direkt nach Ermittlung mit dem ermittelten Drehmoment betrieben. Gemäß einer Alternative werden jedoch nach dem Ermitteln des ermittelten Drehmoments mehrere zeitlich aufeinander folgende Drehmomente als Antriebsansteuersignal übertragen. Die aufeinanderfolgenden Drehmomente steigen im Fall, dass das ermittelte Drehmoment positiv ist, von einem Ausgangswert, beispielsweise einem Nullwert, an, bis das ermittelte Drehmoment als Antriebsansteuersignal an den elektrischen Antrieb übertragen wird. Im Fall, dass das ermittelte Drehmoment negativ ist, fallen die aufeinanderfolgenden Drehmomente vom Ausgangswert ab, bis das ermittelte Drehmoment als Antriebsansteuersignal gesendet wird. Eine Steigung des Anstiegs oder des Abfalls der aufeinanderfolgenden Drehmomente wird hierbei insbesondere so gewählt, dass diese Steigung unter bzw. über einem vordefinierten Schwellenwert liegt.
Es wird also zunächst ein Drehmoment im Anhängersteuergerät ermittelt und mehrere Drehmomente, also Werte, die einem Drehmoment entsprechen, als Antriebsansteuersignale, insbesondere nacheinander, zum Antrieb gesendet. Diese mehreren Drehmomente nehmen zu oder fallen ab, bis das ermittelte Drehmoment erreicht wird. Hierbei wird eine maximale bzw. minimale Steigung durch einen vorgegebenen Schwellenwert berücksichtigt. Das heißt, im Fall, dass das Anhängersteuergerät ein Drehmoment ermittelt, das mit dem elektrischen Antrieb zu erzeugen ist, um das Zugfahrzeug zu entlasten, wird dieses Drehmoment insbesondere nicht augenblicklich vom elektrischen Antrieb bereitgestellt, sondern das Drehmoment langsam, also unter Berücksichtigung des Schwellenwerts, von einem Ausgangswert, beispielsweise einem Nullwert, erhöht oder abgesenkt, bis das ermittelte Drehmoment erreicht ist. Eine Unterstützung des elektrischen Antriebs wird somit nicht augenblicklich in der vollen Höhe des ermittelten Drehmoments bereitgestellt, sondern die Unterstützung langsam erhöht. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Unterstützung des elektrischen Antriebs keinen plötzlichen Eingriff in den Fahrbetrieb darstellt, der zu unsicheren Fahrsituationen führen könnte.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden im Autonomsteuermodus ein oberer Beschleunigungsschwellenwert und ein unterer Beschleunigungsschwellenwert ermittelt oder vordefiniert. Außerdem wird eine Neigungsbeschleunigung in Abhängigkeit von der ermittelten Neigung ermittelt. Die Neigungsbeschleunigung entspricht einer Beschleunigung, die auf das Anhängerfahrzeug durch die gemessene oder ermittelte Neigung wirkt. Ferner wird eine Differenz zwischen der ermittelten Beschleunigung und der Neigungsbeschleunigung bestimmt. Das Ergebnis entspricht einer Beschleunigung, die auf das Anhängerfahrzeug in der vorliegenden Fahrsituation durch ein Bremsen oder Ziehen des Zugfahrzeugs auf ebener Fahrbahn, also ohne Neigung oder Steigung, ausgeübt würde. Liegt die Differenz oberhalb des oberen Beschleunigungsschwellenwerts oder unterhalb des unteren Beschleunigungsschwellenwerts, wird der elektrische Antrieb mit dem ermittelten Drehmoment oder den mehreren aufeinanderfolgenden Drehmomenten nacheinander angesteuert. Liegt die Differenz demgegenüber zwischen dem oberen Beschleunigungsschwellenwert und dem unteren Beschleunigungsschwellenwert, wird der elektrische Antrieb nicht angesteuert, so dass dieser also weder ein positives noch ein negatives Drehmoment erzeugt.
Durch Festlegen der Beschleunigungsschwellenwerte wird ein Aufschieben des Anhängerfahrzeugs auf das Zugfahrzeug und ein unbeabsichtigtes Bremsen des Zugfahrzeugs durch das Anhängerfahrzeug verhindert. Der obere Beschleunigungsschwellenwert entspricht beispielsweise einem Wert, der größer als 0, wie etwa 0,2 m/s ist, und der untere Beschleunigungsschwellenwert entspricht beispielsweise einem Wert, der kleiner als 0, wie etwa -0,2 m/s, ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden der untere Beschleunigungsschwellenwert und das ermittelte Drehmoment derart ermittelt oder vordefiniert, dass daraus keine unaufgeforderte Verzögerung des Anhängerfahrzeugs erfolgt. Eine unangeforderte Verzögerung des Anhängerfahrzeugs würde einer Verzögerung des Anhängerfahrzeugs entsprechen, die durch den elektrischen Antrieb erzeugt würde und die durch den Primärantrieb des das Anhängerfahrzeug ziehenden Zugfahrzeugs ausgeglichen werden müsste. Der obere Beschleunigungsschwellenwert und das ermittelte Drehmoment werden derart ermittelt oder vordefiniert, dass ein Aufschieben des Anhängerfahrzeugs auf das Zugfahrzeug verhindert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Geschwindigkeitsschwellenwert vordefiniert. Der Geschwindigkeitsschwellenwert liegt insbesondere im Bereich von 45 km/h bis 65 km/h, insbesondere im Bereich von 50 km/h bis 60 km/h. Im Fall einer ermittelten Geschwindigkeit unterhalb des Geschwindigkeitsschwellenwerts bleibt der elektrische Antrieb unangesteuert. Im Fall einer ermittelten Geschwindigkeit oberhalb des Geschwindigkeitsschwellenwerts wird der elektrische Antrieb mit dem ermittelten Drehmoment oder den mehreren aufeinanderfolgenden Drehmomenten nacheinander angesteuert.
Unterhalb des Geschwindigkeitsschwellenwerts erfolgen häufiger Schaltvorgänge des Zugfahrzeugs als oberhalb des Geschwindigkeitsschwellenwerts. Während eines Schaltvorgangs werden häufig Messvorgänge im Zugfahrzeug ausgeführt, um beispielsweise die Masse des Zugfahrzeugs oder des Gespanns zu bestimmen, die durch einen variierenden Vortrieb oder ein variierendes Bremsen des elektrischen Antriebs gestört würden. In einer überwiegenden Anzahl der Schaltvorgänge wird durch Festlegen des Geschwindigkeitsschwellenwerts so ein Beeinflussen derartiger Messvorgänge verhindert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird im Autonomsteuermodus die ermittelte Beschleunigung mit einer vordefinierten oder ermittelten, für einen Schaltvorgang charakteristischen, Beschleunigung verglichen. Aus dem Vergleich kann eine Situation in der ein Schaltvorgang aktiv ist, also ausgeführt wird, von einer Situation unterschieden werden, in dem kein Schaltvorgang ausgeführt wird. Im Fall eines aktiven Schaltvorgangs wird das mit dem elektrischen Antrieb erzeugte Drehmoment konstant gehalten oder auf ein Nulldrehmoment, nämlich ein Drehmoment mit 0 Nm, reduziert, bis der Schaltvorgang abgeschlossen ist. Insbesondere kann nach Abschluss des Schaltvorgangs noch für eine vordefinierte Dauer, etwa mindestens 2 Sekunden oder z. B. 3 Sekunden, gewartet werden, bis der elektrische Antrieb wieder mit einem ermittelten Drehmoment angesteuert wird, das sich vom konstanten Drehmoment oder dem Nulldrehmoment unterscheidet.
Wie bereits oben ausgeführt, werden während eines Schaltvorgangs häufig Messvorgänge im Zugfahrzeug ausgeführt, die durch eine sich ändernde Beschleunigung des elektrischen Antriebs gestört würden. Durch Konstanthalten des Drehmoments wird somit ein Beeinflussen der genannten Messvorgänge verhindert. Durch Reduzieren des Drehmoments auf ein Nulldrehmoment wird außerdem ein Aufschieben des Anhängerfahrzeugs durch den elektrischen Antrieb auf das Zugfahrzeug während eines Schaltvorgangs sicher verhindert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein ermitteltes Drehmoment, das positiv ist, derart ermittelt, dass ein Aufschieben des Anhängerfahrzeugs auf das Zugfahrzeug verhindert wird. Hierzu kann insbesondere ein Algorithmus hinterlegt sein, der Informationen, wie Achslasten, Massen sowie Geometrieinformationen und Fahrzeugparameter, die beispielsweise in einem Anhängerbremssteuergerät ohnehin bereitstehen, verwendet, um ein Drehmoment, das mit dem Anhängersteuergerät ermittelbar ist, auf ein Drehmoment zu begrenzen, das der Höhe der durch den Anhänger erzeugten Fahrwiderstände, nämlich Roll-, Luft- und Steigungswiderständen entspricht. Ein positives Drehmoment des Anhängerfahrzeugs wird damit maximal so ermittelt, dass dieses den elektrischen Antrieb so ansteuert, um den Fahrwiderstand des Anhängerfahrzeugs auszugleichen aber gerade nicht, um auf das Zugfahrzeug aufzuschieben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden Informationen durch das Anhängersteuergerät vom elektrischen Antrieb empfangen und diese Informationen vom elektrischen Antrieb beim Ermitteln des Drehmoments berücksichtigt. Das Drehmoment wird also in Abhängigkeit von den Informationen ermittelt. Derartige Informationen umfassen beispielsweise eine Temperatur des elektrischen Antriebs, um eine Überlastung des elektrischen Antriebs oder des Energiespeichers oder weiterer Komponenten des elektrischen Antriebs zu vermeiden. Insbesondere können die Informationen einen Ladezustand des Energiespeichers umfassen. Im Fall, dass das Anhängersteuergerät einen Ladezustand des Energiespeichers ermittelt, der unter einem Schwellenwert liegt, wird eine Aktion vom Anhängersteuergerät ausgeführt. Diese Aktion ist beispielsweise das Senden eines Antriebsansteuersignals an den elektrischen Antrieb, um ein negatives Drehmoment zu erzeugen, auch, wenn dieses nicht angefordert wird. Das Gespann wird somit in einen Dynamomodus oder Dynamobetrieb versetzt, um den Energiespeicher zu laden. Die Folge ist eine unangeforderte Verzögerung durch das Anhängerfahrzeug, die eigentlich zu vermeiden ist, um den Primärantrieb nicht zusätzlich zu belasten. Eine zusätzliche Last durch das Verzögern des Anhängerfahrzeugs, die auf den Primärantrieb wirkt, könnte dazu führen, dass in besonderen Situationen, wie beim Anfahren an einer Steigung, ein unzureichendes Drehmoment durch den Primärantrieb bereitstellbar wäre. Hier wird aber in Kauf genommen, dass der Primärantrieb ein zusätzliches Drehmoment aufwenden muss, um so den Energiespeicher mit dem elektrischen Antrieb zu laden. Eine weitere Aktion umfasst, dass wenn die Informationen einen Ladezustand aufweisen, der über einem weiteren Schwellenwert liegt, auch wenn vom Anhängersteuergerät eine Beschleunigung ermittelt wird, die ein Ansteuern des elektrischen Antriebs mit einem negativen Drehmoment anzeigt, dieses negative Drehmoment nicht als Antriebsansteuersignal an den elektrischen Antrieb gesendet wird, um ein weiteres Laden des Energiespeichers im Rekuperationsbetrieb zu vermeiden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform entspricht das Anhängersteuergerät dem Anhängerbremssteuergerät und ist eingerichtet, um ein Blockieren, ein Durchdrehen der Räder oder eine Kippneigung zu erkennen. In diesem Fall wird beim Erkennen des Blockierens, Durchdrehens oder einer Kippneigung der elektrische Antrieb derart mit dem Antriebsansteuersignal angesteuert, um kein Drehmoment zu erzeugen. Wird jedoch ein Blockieren eines der Räder erkannt, kann insbesondere das Anhängeransteuergerät so ausgebildet sein, dass es beim Wiederanlaufen den elektrischen Antrieb ansteuert, um ein positives Drehmoment zu erzeugen und so einen Wiederanlauf blockierender Räder zu verbessern.
Ferner umfasst die Erfindung ein Anhängerfahrzeug mit einem Anhängersteuergerät nach einer der vorgenannten Ausführungsformen. Das Anhängersteuergerät ist insbesondere eingerichtet, das Verfahren nach einer der Ausführungsformen auszuführen.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich anhand der in den Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele. Hierbei zeigen:

1 ein Gespann mit einem Zugfahrzeug und einem Anhängerfahrzeug und
2 die Schritte gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens.

1 zeigt ein Gespann 10 mit einem Zugfahrzeug 12 und einem Anhängerfahrzeug 14. Das Zugfahrzeug 12 sowie das Anhängerfahrzeug 14 können jeweils als Nutzfahrzeug 16 bezeichnet werden. Das Anhängerfahrzeug 14 ist über eine Deichsel 17 an das Zugfahrzeug 12 angekuppelt, so dass Zugfahrzeug 12 und Anhängerfahrzeug 14 miteinander verbunden sind. Das Zugfahrzeug 12 sowie das Anhängerfahrzeug 14 umfassen jeweils mehrere Achsen 18, die jeweils zwei Räder 20 aufweisen. Jedem der Räder 20 ist eine Reibbremse 22 zugeordnet, um im Fall eines Bremswunsches, nämlich einer angeforderten negativen Beschleunigung, die durch Reibbremsen 22 umzusetzen ist, die Räder 20 mit den jeweils zugeordneten Reibbremsen 22 zu bremsen. Mindestens eine der Achsen 18 des Zugfahrzeugs 12 ist durch einen Primärantrieb 24 antreibbar, der hier ein Verbrennungsmotor 26 ist.
Ein Vorantreiben des Zugfahrzeugs 12 erfolgt durch Variation einer Gaspedalstellung 28 eines Gaspedals 30 und ein Bremsen des Zugfahrzeugs 12 erfolgt durch Variation einer Bremspedalstellung 32 eines Bremspedals 34 durch einen Bediener oder Fahrer des Zugfahrzeugs 12. Hierdurch wird ein Wunsch einer Geschwindigkeitserhöhung 36 bzw. ein Bremswunsch 38 signalisiert. Das Gaspedal 30 ist hierzu mit einem Fahrzeugsteuergerät 40 verbunden. Das Bremspedal 34 ist hierzu mit einem Zugfahrzeugbremssteuergerät 42 verbunden. Das Fahrzeugsteuergerät 40 übermittelt Steuersignale zum Ansteuern des Primärantriebs 24 über eine Datenverbindung, die hier ein Bus 44 ist, an den Primärantrieb 24. Das Fahrzeugsteuergerät 40 ermittelt aus dem Wunsch einer Geschwindigkeitserhöhung 36 aber auch eine angeforderte positive Beschleunigung und übergibt diese über eine Datenleitung 46 an das Zugfahrzeugbremssteuergerät 42. Das Zugfahrzeugbremssteuergerät 42 erzeugt auf einer weiteren Datenverbindung 48 einen positiven Solldrehmomentwert 50.
Ferner wird auch der Bremswunsch 38 vom Bremspedal 34 an das Zugfahrzeugbremssteuergerät 42 gesendet. Hieraus wird entsprechend ein negativer Solldrehmomentwert 50 erzeugt. Das Zugfahrzeugbremssteuergerät 42 kann so in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeitserhöhung 36 oder in Abhängigkeit von einem Bremswunsch 38 einen Solldrehmomentwert 50 auf der Datenverbindung 48 ausgeben, der einem Drehmoment entspricht, das von einem elektrischen Antrieb des Anhängerfahrzeugs 14 erzeugt werden soll. Das Zugfahrzeugbremssteuergerät 42 erzeugt somit einen Solldrehmomentwert 50 für den elektrischen Antrieb, der einem positiven Wert oder einem negativen Wert entspricht. Die Erzeugung erfolgt automatisch im Zugfahrzeugbremssteuergerät 42.
Ferner sind mit dem Zugfahrzeugbremssteuergerät 42 die Reibbremsen 22 des Zugfahrzeugs 12 verbunden, so dass im Fall eines durch das Bremspedal 34 ausgelösten Bremswunsches 38 dieser Bremswunsch 38 auch direkt als Ansteuerung der Reibbremsen 22 des Zugfahrzeugs 12 umsetzbar ist. Das Zugfahrzeugbremssteuergerät 42 erfüllt somit die Aufgabe, zu entscheiden, ob ein Bremswunsch 38 mit den Reibbremsen 22 des Zugfahrzeugs 12 oder mit dem elektrischen Antrieb erzeugt werden soll. Entsprechend erzeugt das Zugfahrzeugbremssteuergerät 42 ein Signal für die Reibbremsen 22, einen entsprechenden Solldrehmomentwert 50 oder eine Kombination davon.
Das Zugfahrzeugbremssteuergerät 42 ist neben der Datenverbindung 48, über die der Solldrehmomentwert 50 übertragen wird, ferner über eine Bremssteuerleitung 52 mit einem Anhängersteuergerät 54, das hier einem Anhängerbremssteuergerät 56 entspricht, verbunden. Über die Bremssteuerleitung 52 wird ein Bremswunsch 38 zusätzlich in Form eines Bremssteuerdrucks 58 an das Anhängerbremssteuergerät 56 übermittelt. Das Anhängerbremssteuergerät 56 weist hierzu eine Bremssteuerleitungsschnittstelle 53 auf. Ein Sensor 60 des Anhängerbremssteuergeräts 56 wandelt den Bremssteuerdruck 58, der über die Bremssteuerleitung 52 übertragen wird, in ein Signal um und übermittelt dieses an eine Steuerung 62 des Anhängerbremssteuergeräts 56. Vom Anhängerbremssteuergerät 56 wird demnach entweder ein über die Datenverbindung 48 zugeführter Bremswunsch 38 in Form eines Solldrehmomentwerts 50 und/oder über die Bremssteuerleitung 52 ein Bremssteuerdruck 58, insbesondere, wenn die Kommunikation über die Datenverbindung 48 gestört ist, empfangen und in ein Ansteuersignal zum Ansteuern der Reibbremsen 22 des Anhängerfahrzeugs 14 gewandelt.
Demnach umfasst das Anhängersteuergerät 54 eine Zugfahrzeugdatenschnittstelle 64 und eine Reibbremsansteuerschnittstelle 66. Über die Zugfahrzeugdatenschnittstelle 64 ist ein Solldrehmomentwert als Zugfahrzeugsteuersignal 68 für den elektrischen Antrieb 72 empfangbar, um den elektrischen Antrieb 72 in Abhängigkeit von diesem Zugfahrzeugsteuersignal 68 anzutreiben. Über die Reibbremsansteuerschnittstelle 66 kann das Anhängersteuergerät 54 ein Reibbremsansteuersignal 69 empfangen. Zudem umfasst das Anhängersteuergerät 54 eine weitere Schnittstelle 63, die mit einer elektrischen Leitung 65 verbunden ist. Die elektrische Leitung 65 stellt eine Verbindung zwischen dem Zugfahrzeugbremssteuergerät 42 und den Bremsleuchten 67 des Anhängerfahrzeugs 14 dar. Über die elektrische Leitung 65 können die Bremsleuchten 67 durch ein Bremslichtanforderungssignal 61 vom Zugfahrzeugbremssteuergerät 42 aktiviert werden. Das Anhängersteuergerät 54 kann diese Aktivierung der Bremsleuchten 67 über die weitere Schnittstelle 63 überwachen.
Demnach verfügt das Anhängerfahrzeug 14 über den bereits genannten elektrischen Antrieb 72, der einen Energiespeicher 74 aufweist, der wiederaufladbar ist und auch als Batterie oder Akkumulator bezeichnet werden kann. Neben dem Energiespeicher 74 umfasst der elektrische Antrieb 72 zwei Umrichter 76, die mit Energie die mit der Energie des Energiespeichers 74 elektrische Motoren 78 mit Energie versorgen, um ein positives Drehmoment zu erzeugen. Der Energiespeicher 74, die Umrichter 76 und die elektrischen Motoren 78 entsprechen Komponenten des elektrischen Antriebs 72. Gemäß einem alternativen, hier nicht dargestellten, aber von der Erfindung umfassten, Ausführungsbeispiel ist nur ein elektrischer Motor 78 vorgesehen und der elektrische Antrieb 72 umfasst demnach auch nur einen Umrichter 76. Ein einzelner elektrischer Motor 78 wird beispielsweise in ähnlicher Weise wie ein Verbrennungsmotor 26, der auf eine Achse 18 insgesamt wirkt, als Zentralachsantrieb in Kombination mit einem Differentialgetriebe verwendet.
Die elektrischen Motoren 78 können auch im Rekuperationsbetrieb, der auch als Generatorbetrieb bezeichnet werden kann, also generatorisch, betrieben werden. Im Rekuperationsbetrieb wird elektrische Energie über die Umrichter 76 zurück in den Energiespeicher 74 gespeist. Zum Ansteuern der Umrichter 76 ist der elektrische Antrieb 72 mit dem Anhängersteuergerät 54 über einen Bus 80 verbunden.
Das Anhängersteuergerät 54 steuert den elektrischen Antrieb 72 über den Bus 80 mit Antriebsansteuersignalen 82 an und gibt somit für den Umrichter 76 vor, ob die elektrischen Motoren 78 im Generatorbetrieb oder im Motorbetrieb betrieben werden sollen und welches Drehmoment hierbei aufgewendet werden soll. Im Fall des Betriebs der elektrischen Motoren 78 im Motorbetrieb wird von einem positiven Drehmoment gesprochen, während das Drehmoment, also ein Wert des Drehmoments, im generatorischen Betrieb der elektrischen Motoren 78 als negatives Drehmoment bezeichnet wird. Zum Ansteuern des elektrischen Antriebs 72, nämlich insbesondere der Umrichter 76, wird hierzu von dem Anhängersteuergerät 54 über den Bus 80 das Antriebsansteuersignal 82 gesendet. Außerdem sendet der elektrische Antrieb 72 ein Statussignal 85 an das Anhängerbremssteuergerät 56, um dem Anhängerbremssteuergerät 56 aktuelle oder verfügbare Drehmomente oder Drehmomentänderungen des elektrischen Antriebs 72 mitzuteilen. Außerdem werden über das Statussignal 85 Informationen 84, wie beispielsweise der Ladezustand des Energiespeichers 74 sowie eine Temperatur des Energiespeichers 74 oder verschiedener Komponenten des elektrischen Antriebs 72 an das Anhängerbremssteuergerät 56 vom elektrischen Antrieb 72 übermittelt.
Weiter ist zumindest im Zugfahrzeug 12 mindestens ein Retarder 86 angeordnet, der auf die Räder 20 an der hinteren Achse 18 über eine Kurbelwelle des Primärantriebs 24 oder eine Ausgangswelle eines Getriebes zu den Achsen 18 wirkt. Vorliegend ist zur besseren Übersicht weder die Kurbelwelle noch ein Getriebe eingezeichnet und die Retarder aufgrund ihrer Wirkung exemplarisch an jedem der Räder 20 abgebildet. Die Retarder 86 sind ebenfalls durch das Fahrzeugbremssteuergerät 42 aktivierbar und/oder einstellbar. Somit steuert das Zugfahrzeugbremssteuergerät 42 alle Einrichtungen zur Verzögerung der Fahrzeuggeschwindigkeit, umfassend die Reibbremsen 22, die Retarder 86 sowie den elektrischen Antrieb 72. Auch ein Ansteuern des elektrischen Antriebs 72 zum Erzeugen eines Vorschubs, also einer positiven Beschleunigung, wird über das Zugfahrzeugbremssteuergerät 42 ermöglicht.
Diese Einbindung der genannten Einrichtungen erfolgt automatisch durch das Zugfahrzeugbremssteuergerät 42 in Abhängigkeit von einem aktuellen Betriebszustand, den das Zugfahrzeugbremssteuergerät 42 mit einem Prozessor aus zugeführten Informationen ermittelt. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Anhängersteuergerät 54 daher in einem Fremdsteuermodus 90 betrieben.
Ferner ist das Anhängersteuergerät 54 jedoch auch für einen Autonomsteuermodus ausgebildet, um den elektrischen Antrieb 72 unabhängig von Zugfahrzeugsteuersignalen 68 für den elektrischen Antrieb 72 anzusteuern. Das Anhängersteuergerät 54 weist hierzu einen Beschleunigungssensor 92 auf und ist mit mindestens einem Raddrehzahlsensor 94 sowie einem Sensor 96 eines Luftfedersystems 98 verbunden. Ist die Datenverbindung 48 unterbrochen und werden somit keine Zugfahrzeugsteuersignale 68 über die Zugfahrzeugdatenschnittstelle 64 empfangen, so schaltet das Anhängersteuergerät 54 in den Autonomsteuermodus und kann mithilfe der Sensoren Antriebsansteuersignale 82 selbstständig erzeugen, ohne auf die Zugfahrzeugsteuersignale 68 angewiesen zu sein. Demnach umfasst die Erfindung auch das in 1 dargestellte Anhängerfahrzeug 14, wenn es durch ein Zugfahrzeug gezogen wird, das von dem in 1 abweicht. Ein abweichendes Zugfahrzeug hätte demnach keine Datenleitung 46 oder würde zumindest über die Datenleitung 46 keine Zugfahrzeugsteuersignale 68 für den elektrischen Antrieb 72 übertragen.
Ein entsprechendes Verfahren zum Ansteuern des elektrischen Antriebs durch das Anhängersteuergerät 54, insbesondere im Autonomsteuermodus, ist in 2 dargestellt.
2 zeigt ein Verfahren 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Schritt 102 startet, beispielsweise nach einem Aktivieren eines Anhängerfahrzeugs 14, ein Anhängersteuergerät 54 im Fremdsteuermodus 90. Wird dann im Schritt 104 über eine Zugfahrzeugdatenschnittstelle 64 ein Zugfahrzeugsteuersignal 68 für den elektrischen Antrieb 72 empfangen, wird im Schritt 106 der elektrische Antrieb 72 in Abhängigkeit von den Zugfahrzeugsteuersignalen 68 betrieben. Nach Schritt 106 kann insbesondere im Schnitt 104 auf das nächste Zugfahrzeugsteuersignal 68 für den elektrischen Antrieb 72 gewartet werden. Werden im Schritt 104 über die Zugfahrzeugdatenschnittstelle 64 jedoch vordefinierte Daten 108 empfangen, die nicht Zugfahrzeugsteuersignalen 68 für den elektrischen Antrieb 72 entsprechen oder für einen vordefinierten Zeitraum 110 kein Zugfahrzeugsteuersignal 68 für den elektrischen Antrieb 72 empfangen, so schaltet das Anhängersteuergerät 54 im Schritt 112 in einen Autonomsteuermodus 114 um.
Im Autonomsteuermodus 114 wird in einem Schritt 116 zunächst eine Masse 118 des Anhängerfahrzeugs 14 bestimmt. Im Schritt 120 wird ein oberer Beschleunigungsschwellenwert 122 sowie ein unterer Beschleunigungsschwellenwert 124 ermittelt. Im Schritt 126 wird in Abhängigkeit von Sensordaten 128 eines Beschleunigungssensors 92 des Anhängerfahrzeugs 14 eine Beschleunigung des Anhängerfahrzeugs 14 ermittelt. Im Schritt 130 wird ermittelt, ob eine positive Beschleunigung 132, eine negative Beschleunigung 134 oder keine Beschleunigung 136, also eine angenommene konstante Geschwindigkeit 138, vorliegt. Im Schritt 140 wird dann eine Raddrehzahl 142 eines Raddrehzahlsensors 94 ermittelt, um eine tatsächliche Geschwindigkeit 143 zu bestimmen. In Abhängigkeit von der Beschleunigung 132, 134, 136 und der tatsächlichen Geschwindigkeit 143 wird im Schritt 145 eine Neigung 144 ermittelt.
Im Schritt 146 wird dann in Abhängigkeit von dem oberen Beschleunigungsschwellenwert 122, dem unteren Beschleunigungsschwellenwert 124, der ermittelten Beschleunigung 132, 134, 136 sowie in Abhängigkeit von der Neigung 144 ein Drehmoment 148 zum Ansteuern des elektrischen Antriebs 72 ermittelt. Das ermittelte Drehmoment 148 kann ein positives Drehmoment 150 sein, das einem gewünschten Vorschubdrehmoment durch den elektrischen Antrieb 72, also einer positiven gewünschten Beschleunigung, entspricht. Ferner kann das ermittelte Drehmoment 148 ein negatives Drehmoment 152 sein, mit dem ein Bremsmoment vom elektrischen Antrieb 72 gefordert wird oder das ermittelte Drehmoment 148 kann ein Nulldrehmoment 154 sein, mit dem der elektrische Antrieb 72 unangesteuert bleibt.
Dem Schritt 146 werden zur Ermittlung des Drehmoments 148 zusätzlich ein Geschwindigkeitsschwellenwert 158 sowie Informationen 160 des elektrischen Antriebs 72 zugeführt. Diese Informationen 160 umfassen beispielsweise einen Ladezustand 162 des Energiespeichers 74. Außerdem werden dem Schritt 146 Signale von Sicherheitssystemen des Anhängerfahrzeugs 14 zugeführt, die beispielsweise Informationen über ein Blockieren 164, ein Durchdrehen 166 von Rädern 20 oder eine Kippneigung 168 umfassen. Im Schritt 156 wird dann das ermittelte Drehmoment 148 an den elektrischen Antrieb 72 zum Ansteuern des elektrischen Antriebs 72 übertragen. Im Schritt 170 wird dann ein Drehmoment 172 mit dem elektrischen Antrieb 72 erzeugt.
Bezugszeichen

10: Gespann
12: Zugfahrzeug
14: Anhängerfahrzeug
16: Nutzfahrzeug
17: Deichsel
18: Achsen
20: Räder
22: Reibbremsen
24: Primärantrieb
26: Verbrennungsmotor
28: Gaspedalstellung
30: Gaspedal
32: Bremspedalstellung
34: Bremspedal
36: Geschwindigkeitserhöhung
38: Bremswunsch
40: Fahrzeugsteuergerät
42: Zugfahrzeugbremssteuergerät
44: Bus
46: Datenleitung
48: weitere Datenverbindung
50: Solldrehmomentwert
52: Bremssteuerleitung
53: Bremssteuerleitungsschnittstelle
54: Anhängersteuergerät
56: Anhängerbremssteuergerät
58: Bremssteuerdruck
60: Sensoren
61: Bremslichtanforderungssignal
62: Steuerung
63: weitere Schnittstelle
64: Zugfahrzeugdatenschnittstelle
65: elektrische Leitung
66: Reibbremsansteuerschnittstelle
67: Bremsleuchten
68: Zugfahrzeugsteuersignal
69: Reibbremsansteuersignal
72: elektrischer Antrieb
74: Energiespeicher
76: Umrichter
78: elektrische Motoren
80: Bus
82: Antriebsansteuersignale
84: Informationen
85: Statussignal
86: Retarder
90: Fremdsteuermodus
92: Beschleunigungssensor
94: Raddrehzahlsensor
96: Sensor eines Luftfedersystems
98: Luftfedersystem
100: Verfahren
102: Starten Anhängersteuergerät im Fremdsteuermodus
104: Empfangen Zugfahrzeugsteuersignal
106: Betreiben elektrischer Antrieb
108: vordefinierte Daten
110: vordefinierter Zeitraum
112: Schalten in Autonomsteuermodus
114: Autonomsteuermodus
116: Bestimmen Masse
118: Masse
120: Ermitteln oberer und unterer Beschleunigungsschwellenwert
122: oberer Beschleunigungsschwellenwert
124: unterer Beschleunigungsschwellenwert
126: Messen Beschleunigung
128: Sensordaten
130: Ermitteln Beschleunigung
132: positive Beschleunigung
134: negative Beschleunigung
136: keine Beschleunigung
138: konstante Geschwindigkeit
140: Bestimmen Raddrehzahl und Ermitteln Neigung
142: Raddrehzahl
143: tatsächliche Geschwindigkeit
144: Neigung
145: Ermitteln Neigung
146: Ermitteln Drehmoment
148: Drehmoment
150: positives Drehmoment
152: negatives Drehmoment
154: Nulldrehmoment
156: Übertragen Drehmoment
158: Geschwindigkeitsschwellenwert
160: Informationen
162: Ladezustand
164: Blockieren von Rädern
166: Durchdrehen von Rädern
168: Kippneigung
170: Erzeugen Drehmoment
172: Drehmoment des elektrischen Antriebs

Claims

Anhängersteuergerät (54) zum Ansteuern eines elektrischen Antriebs (72) eines Anhängerfahrzeugs (14), mit - einer Zugfahrzeugdatenschnittstelle (64) für ein Zugfahrzeugsteuergerät zum Empfangen von Zugfahrzeugsteuersignalen (68) für den elektrischen Antrieb (72) und - einer Antriebsschnittstelle zum Ausgeben von Antriebsansteuersignalen an den elektrischen Antrieb (72), wobei das Anhängersteuergerät (54) einen Fremdsteuermodus (90) und einen Autonomsteuermodus (114) umfasst, und das Anhängersteuergerät (54) eingerichtet ist, um die Antriebsansteuersignale - im Fremdsteuermodus (90) abhängig von den Zugfahrzeugsteuersignalen (68) für den elektrischen Antrieb (72) und - im Autonomsteuermodus (114) unabhängig von den Zugfahrzeugsteuersignalen (68) für den elektrischen Antrieb (72) zu erzeugen.
Anhängersteuergerät (54) nach Anspruch 1, wobei das Anhängersteuergerät (54) eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von den Zugfahrzeugsteuersignalen (68) der Zugfahrzeugdatenschnittstelle (64) vom Fremdsteuermodus (90) in den Autonomsteuermodus (114) oder vom Autonomsteuermodus (114) in den Fremdsteuermodus (90) umzuschalten, insbesondere vom Fremdsteuermodus (90) in den Autonomsteuermodus (114) umzuschalten, wenn über die Zugfahrzeugdatenschnittstelle (64) vordefinierte Daten (108) empfangen werden oder für einen vordefinierten Zeitraum (110) keine Zugfahrzeugsteuersignale (68) für den elektrischen Antrieb (72) empfangen werden.
Anhängersteuergerät (54) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Anhängersteuergerät (54) eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von Sensordaten (128) von mindestens zwei Sensoren (60) die Antriebsansteuersignale im Autonomsteuermodus (114) zu erzeugen, wobei das Anhängersteuergerät (54) mindestens einen der Sensoren (60) umfasst und/oder mit mindestens einem der Sensoren (60) des Anhängerfahrzeugs (14) verbindbar ist, und die Sensoren (60) zumindest einen Beschleunigungssensor (92) und einen Geschwindigkeitssensor oder einen Raddrehzahlsensor (94) umfassen und insbesondere der Beschleunigungssensor (92) in das Anhängersteuergerät (54) integriert ist.
Anhängersteuergerät (54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anhängersteuergerät (54) eingerichtet ist, um über die Zugfahrzeugdatenschnittstelle (64) oder eine weitere Schnittstelle (63) ein Bremslichtanforderungssignal vom Zugfahrzeug (12) zu empfangen und im Autonomsteuermodus (114) die Antriebsansteuersignale (82) in Abhängigkeit vom Bremslichtanforderungssignal (61) zu erzeugen und/oder das Anhängersteuergerät (54) eingerichtet ist, ein Reibbremsansteuersignal (69) über eine Reibbremsansteuerschnittstelle (66), insbesondere einen Bremssteuerdruck (58) über eine Bremssteuerleitungsschnittstelle (53), zu empfangen und im Autonomsteuermodus (114) die Antriebsansteuersignale (82) in Abhängigkeit vom Reibbremsansteuersignal (69) zu erzeugen.
Anhängersteuergerät (54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anhängersteuergerät (54) ein Anhängerbremssteuergerät (56) ist und eingerichtet ist, um Reibbremsen (22) des Anhängerfahrzeugs (14) in Abhängigkeit von den über die Reibbremsansteuerschnittstelle (66) empfangenen Reibbremsansteuersignalen (68) anzusteuern.
Verfahren (100) zum Ansteuern eines elektrischen Antriebs (72) eines Anhängerfahrzeugs (14) durch ein Anhängersteuergerät (54), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit - einer Zugfahrzeugdatenschnittstelle (64) für ein Zugfahrzeugsteuergerät zum Empfangen von Zugfahrzeugsteuersignalen (68) für den elektrischen Antrieb (72) und - einer Antriebsschnittstelle zum Ausgeben von Antriebsansteuersignalen (82) an den elektrischen Antrieb (72), wobei das Anhängersteuergerät (54) in einem Fremdsteuermodus (90) oder in einem Autonomsteuermodus (114) betrieben wird, umfassend: - Erzeugen von Antriebsansteuersignalen (82) abhängig von Zugfahrzeugsteuersignalen (68) für den elektrischen Antrieb (72) mit dem Anhängersteuergerät (54) im Fremdsteuermodus (90) und - Erzeugen von Antriebsansteuersignalen (82) unabhängig von Zugfahrzeugsteuersignalen (68) für den elektrischen Antrieb (72) mit dem Anhängersteuergerät (54) im Autonomsteuermodus (114).
Verfahren (100) nach Anspruch 6, wobei im Autonomsteuermodus (114) mit dem Anhängersteuergerät (54) eine Masse (118) des Anhängerfahrzeugs (14) und/oder eine Beschleunigung (132, 134, 136) des Anhängerfahrzeugs (14) und/oder eine Neigung (144) des Anhängerfahrzeugs (14) bestimmt wird und wobei in Abhängigkeit von der Masse (118) und/oder der Beschleunigung (132, 134, 136) und/oder der Neigung (144) ein Drehmoment (148) ermittelt wird, das als Antriebsansteuersignal (82) zum elektrischen Antrieb (72) übertragen wird, um den elektrischen Antrieb (72) mit dem ermittelten Drehmoment (148) anzutreiben.
Verfahren (100) nach Anspruch 7, wobei im Autonomsteuermodus (114) das ermittelte Drehmoment (148) nach dem Ermitteln unmittelbar als Antriebsansteuersignal (82) übertragen wird oder nach dem Ermitteln des ermittelten Drehmoments (148) mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Drehmomente (148) als Antriebsansteuersignale (82) übertragen werden, wobei die aufeinanderfolgenden Drehmomente (148) im Fall, dass das ermittelte Drehmoment (148) ein positives Drehmoment (150) ist, von einem Ausgangswert ansteigen, bis das ermittelte Drehmoment (148) als Antriebsansteuersignal (82) gesendet wird, und die aufeinanderfolgenden Drehmomente (148) im Fall, dass das ermittelte Drehmoment (148) ein negatives Drehmoment (152) ist, von dem Ausgangswert abfallen, bis das ermittelte Drehmoment (148) als Antriebsansteuersignal (82) gesendet wird, wobei insbesondere eine Steigung des Anstiegs oder Abfalls der aufeinanderfolgenden Drehmomente (148) derart gewählt werden kann, dass die Steigung unter bzw. über einem vordefinierten Schwellenwert liegt.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei ein oberer Beschleunigungsschwellenwert (122) und ein unterer Beschleunigungsschwellenwert (124) ermittelt oder vordefiniert werden und eine Neigungsbeschleunigung in Abhängigkeit von der ermittelten Neigung (144) ermittelt wird, wobei im Fall, dass eine Differenz zwischen der ermittelte Beschleunigung (132,135,136) und der Neigungsbeschleunigung oberhalb des oberen Beschleunigungsschwellenwerts (122) oder unterhalb des unteren Beschleunigungsschwellenwerts (124) liegt, der elektrische Antrieb (72) mit dem ermittelten Drehmoment (148) oder den mehreren aufeinanderfolgenden Drehmomenten (148) nacheinander angesteuert wird und im Fall, dass die Differenz zwischen der ermittelten Beschleunigung (132,135,136) und der Neigungsbeschleunigung zwischen dem oberen Beschleunigungsschwellenwert (122) und dem unteren Beschleunigungsschwellenwert (124) liegt, der elektrische Antrieb (72) unangesteuert bleibt.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei im Autonomsteuermodus (114) ein Geschwindigkeitsschwellenwert (158), beispielsweise im Bereich von 50 km/h bis 60 km/h, vordefiniert wird und im Fall einer ermittelten Geschwindigkeit (143) unterhalb des Geschwindigkeitsschwellenwerts (158) der elektrische Antrieb (72) unangesteuert bleibt und im Fall einer ermittelten Geschwindigkeit (143) oberhalb des Geschwindigkeitsschwellenwerts (158), der elektrische Antrieb (72) mit dem ermittelten Drehmoment (148) oder den mehreren aufeinanderfolgenden Drehmomenten (148) nacheinander angesteuert wird.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei im Autonomsteuermodus (114) die ermittelte Beschleunigung (132,135,136) mit einer vordefinierten oder ermittelten, für einen Schaltvorgang charakteristischen, Beschleunigung verglichen wird, um einen aktiven Schaltvorgang zu ermitteln, wobei im Fall eines aktiven Schaltvorgangs das mit dem elektrischen Antrieb (72) erzeugte Drehmoment (172) konstant gehalten oder auf ein Nulldrehmoment, nämlich ein Drehmoment mit 0 Nm, reduziert wird, bis der Schaltvorgang abgeschlossen und insbesondere eine vordefinierte Dauer nach dem abgeschlossenen Schaltvorgang abgelaufen ist.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein ermitteltes Drehmoment (148), das ein positives Drehmoment (150) ist, derart begrenzt ist, dass ein Aufschieben des Anhängerfahrzeugs (14) auf das Zugfahrzeug (12) verhindert wird.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei Informationen (160) vom elektrischen Antrieb (72) durch das Anhängersteuergerät (14) empfangen werden und das Drehmoment (148) in Abhängigkeit von den Informationen (160) ermittelt wird.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei ein Blockieren (164) oder Durchdrehen (166) eines Rades (20) oder eine Kippneigung (168) des Anhängerfahrzeugs (14) mit einem als Anhängerbremssteuergerät (56) ausgebildeten Anhängersteuergeräts (54) erkannt wird, und im Autonomsteuermodus (114) im Fall eines Erkennens des Blockierens (164), Durchdrehens (166) oder einer Kippneigung (168) ein Antriebsansteuersignal (82) erzeugt wird, um kein Drehmoment (148) mit dem elektrischen Antrieb (72) zu erzeugen, oder beim Erkennen eines Blockierens (164) eines der Räder (20) nach dem Wiederanlaufen des Rades (20) ein positives Drehmoment (150) über das Antriebsansteuersignal (82) vom elektrischen Antrieb (72) angefordert wird.
Anhängerfahrzeug (14) mit einem Anhängersteuergerät (54) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das insbesondere eingerichtet ist, das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 14 auszuführen.