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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems eines Fahrzeugs, und ein Fahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind Haltefunktionen, wie beispielsweise Anfahrassistenten, für Fahrzeuge bekannt. Das Fahrzeug kann hierdurch im Stillstand an einer Steigung gehalten werden, ohne dass der Fahrer das Bremspedal betätigen muss. Dadurch kann ein Anfahren an der Steigung erleichtert werden, insbesondere sodass kein Zurückrollen des Fahrzeugs auftritt. Üblicherweise wird dabei die Haltefunktion erst nach dem Stillstand des Fahrzeugs aktiv. Insbesondere bei Fahrzeugen, die eine nur zeitweise aktive Kriechfunktion aufweisen, können dabei Fahrzustände auftreten, in denen an einer Steigung ein ungewolltes Zurückrollen des Fahrzeugs auftritt bevor die Haltefunktion aktiviert wird.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems eines Fahrzeugs bereitzustellen, das auf einfache Weise und zuverlässig eine automatische Haltefunktion des Fahrzeugs an einer Steigung ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Somit wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Personenkraftwagens, umfassend die Schritte: Erfassen einer auf das Fahrzeug wirkenden Hangabtriebskraft, Erfassen einer momentanen Antriebskraft, und Erhöhen eines Bremsmoments, wenn die Antriebskraft einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Dabei entspricht der Schwellwert maximal der Hangabtriebskraft. Als Antriebskraft wird dabei insbesondere eine gesamte Antriebskraft des Fahrzeugs, das in Fahrtrichtung wirkt, angesehen. Zudem wird insbesondere als Bremsmoment ein gesamtes Bremsmoment, das eine Verzögerung des Fahrzeugs entgegen der Fahrtrichtung bewirkt, angesehen.
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Mit anderen Worten wird bei dem Verfahren automatisch ein momentanes Bremsmoment, das vorzugsweise mittels eines Bremssystems des Fahrzeugs erzeugt wird, erhöht in Abhängigkeit der Antriebskraft und der Hangabtriebskraft geregelt. Wenn die momentane Antriebskraft dabei den vorbestimmten Schwellwert, der maximal der Hangabtriebskraft entspricht, unterschreitet, so wird das Bremsmoment automatisch erhöht, vorzugsweise unabhängig von einem Bremswunsch eines Fahrers des Fahrzeugs. Das heißt, das Bremsmoment und die Antriebskraft werden dabei bilanziert, um vorzugsweise das Fahrzeug durch eine entsprechende Anpassung des Bremsmoments an zumindest die Antriebskraft beispielsweise im Stillstand an einer Steigung zu halten.
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Das Verfahren bietet dabei den Vorteil, dass durch die automatische Erhöhung des Bremsmoments zuverlässig und in jeder Fahrsituation an einer Steigung, die das Fahrzeug hinauffährt, ein Zurückrollen des Fahrzeugs verhindert werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn beispielsweise vorgesehen ist, dass das Fahrzeug ein vorbestimmtes Kriechmoment in zumindest einem vorbestimmten Fahrbetrieb erzeugt. Beispielsweise kann dabei, wenn das Fahrzeug durch ein aufgrund eines Bremswunsches des Fahrers erzeugtes geringes Bremsmoment zum Stillstand kommt, und das Kriechmoment insbesondere anschließend automatisch reduziert wird, erreicht werden, dass das Verfahren durch das automatische Erhöhen des Bremsmoments zuverlässig und ohne Zurückrollen gehalten wird. Dabei kann stets auch unmittelbar zu jedem Zeitpunkt ein Beschleunigungswunsch umgesetzt werden.
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Bevorzugt wird das Verfahren, insbesondere ausschließlich, während eines Stillstands des Fahrzeugs, und vorzugsweise an einer Steigung durchgeführt. Insbesondere wirkt dabei eine Hangabtriebskraft entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Insbesondere kann die Steigung, und beispielsweise auch die Hangabtriebskraft, basierend auf einer mittels eines Neigungssensors erfassten Neigung des Fahrzeugs relativ zu einer Horizontalen ermittelt werden. Damit kann das Verfahren besonders einfach und effektiv verwendet werden, um das Zurückrollen des Fahrzeugs an der Steigung entgegen der Fahrtrichtung zu verhindern.
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Besonders bevorzugt wird das Bremsmoment in Abhängigkeit der Antriebskraft erhöht, derart, dass das Fahrzeug im Stillstand an der Steigung gehalten wird. Das heißt, es erfolgt eine Bilanzierung von Antriebskraft, Bremsmoment und Hangabtriebskraft derart, dass die Summe von auf das Fahrzeug wirkenden Kräften, insbesondere bezüglich einer Fahrtrichtung, gleich Null ist. Beispielsweise kann auch ein überhöhtes Bremsmoment bereitgestellt werden, das höher als das für das Halten im Stillstand mindestens notwendige Bremsmoment ist, um das Fahrzeug besonders zuverlässig zu halten.
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Dadurch kann ein besonders effizienter und komfortabler Betrieb des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
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Vorzugsweise ist der Schwellwert um einen vorbestimmten Offset kleiner als die Hangabtriebskraft. Das heißt, der Schwellwert, bei dessen Unterschreiten das Bremsmoment erhöht wird, liegt unterhalb der erfassten Hangabtriebskraft. Dadurch kann ein besonders komfortabler Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht werden, da beispielsweise geringfügige Schwankungen der Antriebskraft um die Hangabtriebskraft herausgefiltert werden können. Beispielsweise kann der Offset mindestens 5 %, insbesondere mindestens 10 %, der Hangantriebskraft betragen. Alternativ bevorzugt kann der Offset als vordefinierter Wert ausgebildet sein. Beispielsweise ist es besonders vorteilhaft, wenn der Offset einem resultierenden Moment von mindestens 50 Newtonmeter, bevorzugt mindestens 100 Newtonmeter, vorzugsweise maximal 200 Newtonmeter, entspricht.
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Besonders bevorzugt wird der Offset in Abhängigkeit einer erfassten Neigung einer Steigung, an der sich das Fahrzeug befindet, angepasst. Das heißt vorzugsweise, je größer die Neigung ist, umso größer ist der Offset, und je kleiner die Neigung ist, umso kleiner ist der Offset. Dadurch kann eine besonders präzise Regelung des Bremsmoments erfolgen. Insbesondere bei kleinen Neigungen kann somit eine besonders feinfühlige Anpassung des Bremsmoments erfolgen, um zuverlässig das Zurückrollen des Fahrzeugs verhindern zu können.
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Weiter bevorzugt wird die Antriebskraft durch ein Kriechmoment des Fahrzeugs erzeugt. Insbesondere wird das Kriechmoment unabhängig von einem Beschleunigungswunsch eines Fahrers des Fahrzeugs erzeugt. Als Kriechmoment wird somit insbesondere ein das Fahrzeug antreibendes Moment angesehen, das jederzeit, insbesondere in Form eines konstanten Werts, erzeugt wird. Dadurch kann beispielsweise ein Vortrieb des Fahrzeugs erfolgen, ohne dass ein Beschleunigungswunsch des Fahrers, beispielsweise durch Drücken des Gaspedals, erzeugt werden muss. Insbesondere kann somit bei geringer Geschwindigkeit eine Fahrt des Fahrzeugs nur über das Bremspedal gesteuert werden. Besonders bevorzugt ist das Kriechmoment derart ausgebildet, um das Fahrzeug, insbesondere ohne einer Fahrpedalbetätigung, bei einer Hangneigung von bis zu 10 %, bevorzugt bis zu 20 %, anzutreiben, sodass sich das Fahrzeug in Fahrtrichtung vorwärts bewegt. Damit kann ein besonders einfacher und komfortabler Fahrbetrieb des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
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Bevorzugt wird die Antriebskraft im Ansprechen auf ein Stoppen des Fahrzeugs reduziert, vorzugsweise nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach Erreichen des Stillstands. Das heißt, wenn das Fahrzeug ausgehend von einer Fortbewegung gestoppt wird, wird die Antriebskraft, insbesondere in Form des Kriechmoments, reduziert, besonders bevorzugt auf Null. Dadurch kann ein besonders energieeffizienter Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht werden. Durch das automatische Erhöhen des Bremsmoments wird dabei unabhängig von einer Bremspedal-Betätigung durch den Fahrer zuverlässig sichergestellt, dass das Fahrzeug im Stillstand gehalten wird, ohne dass ein Zurückrollen stattfinden kann.
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Vorzugsweise wird das Bremsmoment derart auf ein Halte-Bremsmoment erhöht, dass das Fahrzeug durch das Halte-Bremsmoment im Stillstand gehalten wird, wenn die Antriebskraft den Wert Null erreicht. Das heißt, das Bilanzieren von Bremsmoment und Antriebskraft erfolgt derart, dass durch die entsprechend angepasste Erhöhung des Bremsmoments das Fahrzeug zuverlässig im Stillstand gehalten wird, wenn die Antriebskraft auf Null reduziert wurde.
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Besonders bevorzugt umfasst das Verfahren ferner den Schritt: Erhöhen der Antriebskraft im Ansprechen auf einen ermittelten Beschleunigungswunsch des Fahrers des Fahrzeugs. Insbesondere kann der Beschleunigungswunsch in Form eines Beschleunigungssignals, das im Ansprechen auf eine Betätigung eines Gaspedals des Fahrzeugs erzeugt werden kann, ermittelt werden. Dabei kann die Weiterfahrt des Fahrzeugs jederzeit und direkt im Ansprechen auf den Beschleunigungswunsch des Fahrers umgesetzt werden, wodurch ein besonders hoher Fahrkomfort für den Fahrer bereitgestellt werden kann.
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Weiter bevorzugt erfolgt das Erhöhen der Antriebskraft bilanziert in Abhängigkeit des momentanen Bremsmoments. Das heißt, es erfolgt insbesondere ein aufeinander abgestimmtes Erhöhen der Antriebskraft und Reduzieren des Bremsmoments, um vorzugsweise ein resultierendes Moment am Fahrzeug zu bewirken, das beispielsweise zu einer dem Fahrerwunsch entsprechenden Fortbewegung des Fahrzeugs führt. Damit kann neben einem besonders effizienten Betrieb des Fahrzeugs ein besonders hoher Fahrkomfort für den Fahrer bereitgestellt werden.
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Weiterhin führt die Erfindung zu einem Fahrzeug, umfassend ein Antriebssystem, welches insbesondere einen Motor und ein Bremssystem umfasst. Zudem umfasst das Fahrzeug ein Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das beschriebene Verfahren durchzuführen.
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Bevorzugt ist das Fahrzeug als ein batterieelektrisches Kraftfahrzeug ausgebildet. Insbesondere ist der Motor somit ein Elektromotor. Alternativ kann das Fahrzeug auch mehrere Elektromotoren umfassen. Eine Energieversorgung erfolgt dabei mittels elektrischer Energie, die vorzugsweise in einer Batterie gespeichert ist.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs, bei dem ein Verfahren gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung durchgeführt wird, und
- 2 eine vereinfachte schematische Ansicht von Kraft- und Momentenverläufen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben eines Antriebssystems 1 eines Fahrzeugs 100 beschrieben. Dabei wird auf die 1 und 2 Bezug genommen. Gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile sind dabei stets mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs 100, das ein Antriebssystem 1 umfasst. Bei dem Fahrzeug 100 handelt es sich um ein batterieelektrisches Fahrzeug. Das Antriebssystem 1 umfasst ein Bremssystem, das mehrere Bremsen zum Abbremsen von Rädern des Fahrzeugs 100 aufweist, und zumindest einen Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs 100.
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Somit kann mittels des Antriebssystems 1 ein Antriebsmoment, und damit eine Antriebskraft, zum Beschleunigen des Fahrzeugs 100, sowie ein Bremsmoment, zum Verzögern des Fahrzeugs 100, erzeugt werden.
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Die Bremsen des Bremssystems sind bevorzugt als elektrisch betätigbare Bremsen ausgebildet. Das heißt, eine Erzeugung des Bremsmoments kann vorzugsweise mittels eines elektrischen Signals initiiert werden.
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Das Verfahren zum Betreiben des Antriebssystems 1 wird nachfolgend in Bezug auf die 2 dargestellt, welche eine stark vereinfachte schematische Ansicht eines beispielhaften Diagramms 60 zeigt, in dem verschiedene Kraft- und Momentenverläufe bei der Durchführung des Verfahrens dargestellt sind. Das Verfahren wird dabei von einem Steuergerät 20 des Fahrzeugs 100 durchgeführt.
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Dargestellt ist im Diagramm 60 ein Ablauf des Verfahrens, welches durchgeführt wird, während sich das Fahrzeug 100 an einer Steigung befindet bzw. die Steigung hinauffährt. Dadurch wirkt aufgrund der Steigung stets eine vorbestimmte Hangabtriebskraft 2 auf das Fahrzeug 100. Die Hangabtriebskraft 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel beispielhaft konstant. Die Hangabtriebskraft 2 wirkt dabei entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 100.
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Beispielsweise kann die Hangabtriebskraft 2 basierend auf einer mittels eines Neigungssensors erfassten Neigung der Steigung ermittelt werden.
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Dargestellt ist dabei im Diagramm 60 ein Verlauf von verschiedenen Parametern des Fahrzeugs 100 in Abhängigkeit der Zeit 55.
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Das Verfahren wird dabei durchgeführt, während das Fahrzeug 100 ausschließlich von einem Kriechmoment angetrieben wird, das heißt, durch ein automatisch vom Elektromotor erzeugtes Antriebsmoment, das ohne Betätigung eines Gaspedals des Fahrzeugs 100 erzeugt wird. Das Kriechmoment erzeugt dabei eine konstante Antriebskraft 30, die ausreichend ist, um das Fahrzeug 100 auch bei der vorliegenden Steigung vorwärts in Fahrtrichtung zu bewegen.
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Zum ersten Zeitpunkt 61 im Diagramm 60 befindet sich das Fahrzeug 100 in Bewegung, angedeutet durch eine positive Geschwindigkeit 7. Zu diesem ersten Zeitpunkt 61 und während der gesamten Durchführung des Verfahrens erzeugt der Fahrer des Fahrzeugs 100 einen geringen Bremswunsch 45, insbesondere mittels eines Bremspedals des Fahrzeugs 100, um das Fahrzeug 100 abzubremsen und zum Stillstand zu bringen.
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Entsprechend dem Bremswunsch 45 wird ein Bremsmoment 4 erzeugt, das das Fahrzeug 100 verzögert und zum zweiten Zeitpunkt 62 zum Stillstand bringt. Das Bremsmoment 4, das Antriebsmoment 3, und die Hangabtriebskraft 2 bewirken dabei in Summe eine Gesamtkraft auf das Fahrzeug 100, welche das Fahrzeug 100 im Stillstand hält.
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Eine erste Phase 67 entspricht somit einem nicht automatisch gehaltenen Zustand des Fahrzeugs, da ein Betrag des Bremsmoments 4 kleiner als die Hangabtriebskraft 2 ist, und nur durch das zusätzliche Kriechmoment das Halten im Stillstand ermöglicht wird.
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Nachdem das Fahrzeug 100 für eine vorbestimmte Zeitspanne 66 im Stillstand ist, wird das Kriechmoment zum dritten Zeitpunkt 63 reduziert. Dadurch erfolgt dementsprechend auch eine Reduktion der Antriebskraft 3. Dies kann beispielsweise erfolgen, um einen Energieverbrauch des Fahrzeugs 100 zu reduzieren.
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Sobald die Antriebskraft 3 einen vorbestimmten Schwellwert 5 unterschreitet, was in dem Diagramm 60 der 2 zum vierten Zeitpunkt 64 der Fall ist, erfolgt durch das Verfahren automatisch eine Erhöhung eines Betrags des Bremsmoments 4. Da das Bremsmoment 4 eine entgegen der Fahrtrichtung wirkende Bremskraft bewirkt, ist das Bremsmoment 4 im Diagramm 60 der 2 sinkend, das heißt zu größeren Negativwerten, dargestellt.
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Der vorbestimmte Schwellwert 5 ist dabei um einen vorbestimmten Offset 50 kleiner als die Hangabtriebskraft 2. Der Offset 50 ist dabei in Abhängigkeit der erfassten Hangabtriebskraft 2 entsprechend angepasst.
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Das Erhöhen des Bremsmoments 4 erfolgt dabei bilanziert während einer zweiten Phase 68 in Abhängigkeit der erfassten momentanen Antriebskraft 3 und derart, dass ein Gesamtmoment auf das Fahrzeug 100 ausgeübt wird, um dieses genau im Stillstand zu halten.
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Zum fünften Zeitpunkt 65 ist die Antriebskraft 3 im dargestellten Ausführungsbeispiel genau auf den Wert Null reduziert worden. Das Erhöhen des Bremsmoments 4 erfolgt bei dem Verfahren dabei derart, dass ab diesem fünften Zeitpunkt 65 ein vorbestimmtes Halte-Bremsmoment 40 erzeugt wird, mittels welchem das Fahrzeug 100 zuverlässig im Stillstand gehalten werden kann.
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Vorzugsweise ist ein Betrag des Halte-Bremsmoments 40 derart ausgebildet, dass eine entsprechende Haltekraft größer als die Hangabtriebskraft 2 ist.
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Die an den fünften Zeitpunkt 65 anschließende dritte Phase 69 kann dementsprechend als Halte-Phase bezeichnet werden.
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Im Anschluss an die dritte Phase 69, oder jederzeit während der Durchführung des Verfahrens, kann beispielsweise eine bilanzierte Erhöhung der Antriebskraft 3 im Ansprechen auf einen ermittelten Beschleunigungswunsch des Fahrers des Fahrzeugs 100 durchgeführt werden. Dabei werden Antriebskraft 3 und Bremsmoment 4 miteinander bilanziert, um eine entsprechend dem Beschleunigungswunsch gewünschte Fortbewegung des Fahrzeugs 100 zu bewirken.
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Das Verfahren bietet somit den Vorteil, dass das Fahrzeug 100 jederzeit zuverlässig an der Steigung im Stillstand gehalten werden kann, auch wenn eine Reduktion des Kriechmoments durchgeführt wird. Durch die zweite Phase 68 kann somit eine Reaktivierung der Haltefunktion auf besonders einfache und effektive Weise erfolgen, ohne dass ein Zurückrollen des Fahrzeugs 100 an der Steigung auftritt.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Antriebssystems
- 2
- Hangabtriebskraft
- 3
- Antriebskraft
- 4
- Bremsmoment
- 5
- Schwellwert
- 7
- Geschwindigkeit
- 20
- Steuergerät
- 30
- konstante Antriebskraft
- 40
- Halte-Bremsmoment
- 45
- Bremswunsch
- 50
- Offset
- 55
- Zeit
- 60
- Diagramm
- 61
- erster Zeitpunkt
- 62
- zweiter Zeitpunkt
- 63
- dritter Zeitpunkt
- 64
- vierter Zeitpunkt
- 65
- fünfter Zeitpunkt
- 66
- Zeitspanne
- 67
- erste Phase
- 68
- zweite Phase
- 69
- dritte Phase
- 100
- Fahrzeug
