DE112018005128T5

DE112018005128T5 - System und verfahren für einen durch ein fahrzeug ziehbaren anhänger

Info

Publication number: DE112018005128T5
Application number: DE112018005128.5T
Authority: DE
Inventors: Jeremy Greenwood
Original assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2018-09-11
Publication date: 2020-08-20
Also published as: WO2019053025A1; GB2566494A; GB201714858D0

Abstract

Die vorliegende Erfindung sieht ein System zur Verwendung in einem Anhänger vor, der von einem Fahrzeug gezogen werden kann. Der Anhänger besteht aus einer Achse mit zwei Rädern und mindestens einem daran gekoppelten Elektromotor. Das System umfasst Empfangsmittel, die so konfiguriert sind, dass sie ein Oberflächensignal empfangen, das mindestens ein Merkmal einer Oberfläche in der Nähe des Fahrzeugs und/oder des Anhängers anzeigt. Das System umfasst auch Verarbeitungsmittel, die so konfiguriert sind, dass sie für jedes Rad der Achse des Anhängers einen Wert für die Antriebskraft des Anhängerrads auf der Grundlage des empfangenen Oberflächensignals bestimmen. Das System umfasst auch Steuermittel, die so konfiguriert sind, dass der mindestens eine Elektromotor in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert der Antriebskraft des Anhängerrads eine Kraft auf das oder jedes Rad ausübt, an das er gekoppelt ist.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Offenlegung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren für einen Anhänger, der von einem Fahrzeug gezogen werden kann. Die verschiedenen Aspekte der Erfindung beziehen sich auf ein System, ein Verfahren und einen Anhänger.
HINTERGRUND
Es ist üblich, dass ein Fahrzeug mit Antriebsmitteln, wie z.B. einem Verbrennungsmotor, der die Räder des Fahrzeugs antreibt, auch die Räder eines Anhängers mit Antriebskraft versorgt. Dies kann z.B. im Zusammenhang mit einem Auto geschehen, das einen Wohnwagen oder eine Pferdebox zieht.
Anhänger können mit einem mechanischen Auflaufsensor (over-run sensor) ausgestattet sein, der mechanisch gekoppelte Reibungsbremsen des Anhängers als Reaktion auf das Abbremsen oder eine Abnahme der Beschleunigung des Fahrzeugs betätigt. Dies hilft dem Fahrzeug, die Geschwindigkeit des Anhängers entsprechend zu reduzieren. Ein solcher mechanischer Auflaufsensor funktioniert nur, wenn sich Fahrzeug und Anhänger in Vorwärtsrichtung bewegen. Das bedeutet, dass ein Fahrzeug, das rückwärts fährt, insbesondere bergab, oder auf einer Steigung ruht, keine Bremsunterstützung durch einen Anhänger mit mechanischem Auflaufsensor erhält.
Da die Art der Bremsung mechanisch ist, wie sie vom auflaufenden Anhänger im Vergleich zum Zugfahrzeug des Sensors bestimmt wird, wird der Anhänger eine destabilisierende Kraft auf das zu bremsende Fahrzeug ausüben. Dies kann auch zu einem Pendeln des Anhängers hinter dem Fahrzeug führen.
Da die Fahrzeuge immer leichter werden und immer mehr Fahrzeuge zumindest teilweise durch eine Batterie oder andere Energiespeichermittel mit Antriebskraft versorgt werden, kann es auch sein, dass diese Fahrzeuge nicht mehr genügend Leistung oder Zugkraft haben, um einen Anhänger zu ziehen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen oder mehrere mit dem Stand der Technik verbundene Nachteile zu beheben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein System zur Verwendung in einem von einem Fahrzeug ziehbaren Anhänger vorgesehen. Der Anhänger umfasst eine Achse mit zwei Rädern und mindestens einem daran gekoppelten Elektromotor. Das System umfasst Empfangsmittel, die so konfiguriert sind, dass sie ein Oberflächensignal empfangen, das mindestens ein Merkmal einer Oberfläche in der Nähe des Fahrzeugs und/oder des Anhängers anzeigt. Das System umfasst auch Verarbeitungsmittel, die so konfiguriert sind, dass sie für jedes Rad der Achse des Anhängers einen Wert für die Antriebskraft des Anhängerrads auf der Grundlage des empfangenen Oberflächensignals bestimmen. Das System umfasst auch Steuermittel, die so konfiguriert sind, dass der mindestens eine Elektromotor in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert der Antriebskraft des Anhängerrads eine Kraft auf das Rad ausübt, an das er gekoppelt ist.
Die vorliegende Erfindung ist insofern von Vorteil, als sie das Problem angeht, dass ein Anhänger die Zugkraft eines Fahrzeugs verringern kann, wenn das Fahrzeug den Anhänger zieht. Insbesondere kann das Zugfahrzeug in bestimmten Situationen Schwierigkeiten haben, sich aus dem Stillstand zu lösen oder sogar nicht lösen können, wenn ein Anhänger daran gekoppelt ist. Besonders problematisch kann dies beispielsweise bei einem Fahrzeug mit relativ schwachem Motor, einem Hybrid-Elektrofahrzeug oder einem Elektrofahrzeug sein. Dies kann jedoch selbst für ein größeres Fahrzeug, wie z.B. ein Allradfahrzeug mit einem relativ großen Motor, problematisch sein, insbesondere unter Bedingungen, bei denen das Fahrzeug auf einer relativ rutschigen Oberfläche wie z.B. nassem Gras, Schnee oder Schlamm steht oder wenn das Fahrzeug versucht, auf einer relativ steilen Steigung anzuziehen. Dieses Problem, das durch den allgemeinen Trend zu kleineren Motoren (aus Emissionsgründen) und höheren Gängen verursacht wird, tritt besonders deutlich bei einem Fahrzeug auf, das versucht, am Hang anzuziehen, weil das verfügbare Drehmoment des kleineren Motors fehlt, insbesondere wenn es über eine Kupplung übertragen wird. Die vorliegende Erfindung ist auch insofern vorteilhaft, als sie bei der Erhöhung der Geschwindigkeit einer Fahrzeug-Anhänger-Kombination helfen kann, wenn ein Fahrer des Fahrzeugs die Beschleunigung der Kombination z.B. über ein Gaspedal verlangt. Diese vorteilhaften Effekte werden erreicht, indem den Rädern des Anhängers über eine oder mehrere elektrische Maschinen zusätzlich zu dem Antriebsmoment, das über einen Fahrzeugmotor oder einen Fahrzeugspeicher (z.B. eine Batterie) an die Fahrzeugräder abgegeben wird, ein Antriebsmoment zur Verfügung gestellt wird. Dies kann das gesamte Antriebsdrehmoment der Kombination erhöhen oder einfach eine bessere Verteilung des Antriebsdrehmoments ermöglichen, so dass die Kombination anziehen und/oder beschleunigen kann.
Das Verarbeitungsmittel kann einen elektronischen Prozessor umfassen, und das Empfangsmittel kann ein elektrischer Eingang des elektronischen Prozessors sein, wobei der elektrische Eingang für den Empfang des Oberflächensignals bestimmt ist. Das System kann eine elektronische Speichervorrichtung umfassen, die elektrisch mit dem elektronischen Prozessor gekoppelt ist und in der Befehle gespeichert sind, wobei der Prozessor so konfiguriert ist, dass er auf die Speichervorrichtung zugreift und die darin gespeicherten Befehle ausführt, so dass er für jedes der Räder der Achse des Anhängers einen Wert der Antriebskraft des Anhängerrads auf der Grundlage des empfangenen Oberflächensignals bestimmen kann.
Das empfangene Oberflächensignal kann ein Signal von einem Geländeausgleichs-Subsystem des Fahrzeugs enthalten, optional eine Terrain Response®.
Das mindestens eine Merkmal der Oberfläche kann einen Hinweis auf die Art des Oberflächengeländes enthalten.
Das mindestens eine Merkmal der Oberfläche kann ein Reibungsniveau der Oberfläche beinhalten.
Der ermittelte Wert der Antriebskraft für die Räder des Anhängers kann so gewählt werden, dass die von dem mindestens einen Elektromotor auf die Räder ausgeübte Kraft nicht Null ist, wenn die Reibung der Oberfläche unter einem Reibungsschwellenwert liegt.
Das mindestens eine Merkmal der Oberfläche kann ein Gefälle der Oberfläche beinhalten.
Der ermittelte Wert für die Antriebskraft des Anhängerrads kann ungleich Null sein, wenn die Steigung der Oberfläche größer als ein Steigungsschwellenwert ist.
Die Empfangseinrichtung (Empfangsmittel) kann so konfiguriert werden, dass sie ein Geschwindigkeitssignal empfängt, das eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder Anhängers anzeigt, und der ermittelte Wert der Antriebskraft für die Räder des Anhängers kann so gewählt werden, dass die von dem mindestens einen Elektromotor auf die Räder ausgeübte Kraft nicht Null ist, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder Anhängers kleiner oder gleich einem Geschwindigkeitsschwellenwert ist.
Das Geschwindigkeitssignal kann von einem Teilsystem des Fahrzeugs empfangen werden.
Jedes Rad der mindestens einen Achse des Anhängers kann einen zugehörigen Anhänger-Raddrehzahlsensor haben, der so konfiguriert ist, dass er die Raddrehzahl des zugehörigen Rades misst, und das Drehzahlsignal kann von den Anhänger-Raddrehzahlsensoren empfangen werden.
Die Empfangseinrichtung kann so konfiguriert werden, dass sie ein Signal empfängt, das anzeigt, dass die Bewegung des Fahrzeugs und/oder Anhängers eingeleitet wird, und der ermittelte Wert der Antriebskraft für die Räder des Anhängers kann so gewählt werden, dass die von dem mindestens einen Elektromotor auf die Räder ausgeübte Kraft bei der Einleitung der Bewegung des Fahrzeugs und/oder Anhängers angewendet wird.
Die Empfangseinrichtung kann so konfiguriert werden, dass sie das Signal empfängt, das anzeigt, dass die Bewegung des Fahrzeugs und/oder des Anhängers vom Fahrzeug aus eingeleitet wird.
Das Signal, das anzeigt, dass die Bewegung des Fahrzeugs und/oder des Anhängers eingeleitet wird, kann ein Fahrzeugantriebskraftsignal enthalten, das eine Antriebskraft anzeigt, die auf ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs durch das Antriebsmittel des Fahrzeugs ausgeübt werden soll.
Der Anhänger kann einen Kupplungssensor umfassen, der so konfiguriert ist, dass er eine vom Fahrzeug auf den Anhänger ausgeübte Kupplungskraft misst, wobei die Empfangseinrichtung so konfiguriert sein kann, dass sie das Signal empfängt, das anzeigt, dass die Bewegung des Fahrzeugs und/oder des Anhängers vom Kupplungssensor eingeleitet wird.
Der Anhänger kann mittels einer mechanischen Kupplung an das Fahrzeug gekuppelt werden, wobei die Kupplungskraft eine Kraft an der mechanischen Kupplung ist.
Die Koppelkraft kann eine Größen- und eine Richtungskomponente enthalten.
Die von dem mindestens einen Elektromotor auf ein erstes Rad ausgeübte Kraft kann sich von der auf ein zweites Rad ausgeübten Kraft unterscheiden.
Das System kann aus mindestens einem Elektromotor bestehen, der an die Räder des Anhängers gekoppelt ist.
Das System kann aus einem ersten Elektromotor bestehen, der mit einem ersten der Räder gekoppelt ist, und einem zweiten Elektromotor, der mit einem zweiten der Räder gekoppelt ist.
Das System kann Energiespeichermittel umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie mindestens einen Elektromotor mit elektrischer Energie versorgen.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verwendung in einem von einem Fahrzeug ziehbaren Anhänger vorgesehen. Der Anhänger besteht aus einer Achse mit zwei Rädern und mindestens einem daran gekoppelten Elektromotor. Das Verfahren umfasst den Empfang eines Oberflächensignals, das mindestens ein Merkmal einer Oberfläche in der Nähe des Fahrzeugs und/oder des Anhängers anzeigt. Die Methode umfasst auch die Bestimmung eines Wertes für die Antriebskraft der Anhängerräder für jedes Rad der Achse des Anhängers auf der Grundlage des empfangenen Oberflächensignals. Das Verfahren umfasst auch, dass der mindestens eine Elektromotor veranlasst wird, eine Kraft auf das oder jedes Rad, an das er gekoppelt ist, in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert der Antriebskraft des Anhängerrads auszuüben.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Anhänger vorgesehen, der von einem Fahrzeug gezogen werden kann. Der Anhänger besteht aus einer Achse mit zwei Rädern und mindestens einem daran gekoppelten Elektromotor. Der Trailer umfasst ein System wie oben beschrieben.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein nichtflüchtiger, computerlesbarer Datenträger bereitgestellt, auf dem Anweisungen gespeichert sind, die, wenn sie von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden, den einen oder die mehreren Prozessoren veranlassen, die oben beschriebene Methode auszuführen.
Im Rahmen dieser Anmeldung ist ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorstehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und in den Zeichnungen aufgeführt sind, und insbesondere deren einzelne Merkmale unabhängig oder in beliebiger Kombination genommen werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale jeder Ausführungsform können auf beliebige Weise und/oder in beliebiger Kombination miteinander kombiniert werden, es sei denn, diese Merkmale sind inkompatibel. Der Antragsteller behält sich das Recht vor, jeden ursprünglich eingereichten Anspruch zu ändern oder einen neuen Anspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, einen ursprünglich eingereichten Anspruch so zu ändern, dass er von einem anderen Anspruch abhängt und/oder ein Merkmal eines anderen Anspruchs enthält, obwohl dieser ursprünglich nicht auf diese Weise beansprucht wurde.
Figurenliste
Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden nun nur noch beispielhaft anhand der zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 ist eine schematische Draufsicht eines von einem Fahrzeug gezogenen Anhängers, wobei der Anhänger ein System entsprechend einer Verkörperung eines Aspekts der Erfindung aufweist und die Ein- und Ausgänge des Systems zeigt; und,
2 zeigt die Schritte, die das System der 1 in einer Methode entsprechend einer Verkörperung eines Aspekts der Erfindung durchführt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung sieht ein System für einen Anhänger vor, der von einem Fahrzeug über eine Kupplung gezogen werden kann. Der Anhänger hat mindestens eine Achse mit zwei Rädern, und an jedem Rad ist ein Elektromotor befestigt. Das System ist so angeordnet, dass es ein Oberflächensignal empfängt, das mindestens ein Merkmal einer Oberfläche in der Nähe des Fahrzeugs und/oder des Anhängers anzeigt. Das System bestimmt einen Anhängerantriebskraftwert für jedes der Räder des Anhängers in Abhängigkeit vom empfangenen Oberflächensignal, und das System befiehlt dann den Elektromotoren, eine Kraft auf das jeweilige Rad des Anhängers in Abhängigkeit von dem ermittelten Anhängerantriebskraftwert auszuüben.
1 zeigt eine schematische Draufsicht eines Anhängers 10, der von einem Fahrzeug 12 gezogen wird. Der Anhänger 10 ist mit dem Fahrzeug 12 mit Hilfe einer Anhängerkupplung 14 verbunden. Die Anhängekupplung 14 hat die Form einer mechanischen Kupplung. Die Kupplung 14 umfasst einen Kupplungs- oder Kupplungssensor 15, der so konfiguriert ist, dass er eine vom Fahrzeug 12 auf den Anhänger 10 ausgeübte Kupplungskraft misst. Insbesondere ist der Kupplungssensor 15 so angeordnet, dass er sowohl das Über- als auch das Unterfahren des Anhängers 10 am Zugfahrzeug 12 misst. Eine Überschreitung tritt auf, wenn der Anhänger 10 eine Kraft in Vorwärtsrichtung auf das Fahrzeug 12 ausübt, z.B. wenn der Fahrer des Fahrzeugs 12 die Fahrzeugbremse betätigt, wenn der Anhänger 10 und das Fahrzeug 12 in Vorwärtsrichtung fahren. Unterfahren tritt auf, wenn der Anhänger 10 eine Kraft in Rückwärtsrichtung auf das Fahrzeug 12 ausübt, z.B. wenn der Fahrer des Fahrzeugs 12 die Fahrzeugbremse betätigt, wenn der Anhänger 10 und das Fahrzeug 12 rückwärts fahren.
In der beschriebenen Ausführungsform ist das Fahrzeug 12 ein Auto mit mehreren fahrzeugseitigen Steuerungssubsystemen 16. Zu den Subsystemen der Fahrzeugsteuerung 16 gehört auch das Terrain Response® (TR)-System 18 des Fahrzeugs. Das TR-System 18 verfügt über einen Regler, mit dem die Einstellungen verschiedener Komponenten und Subsysteme des Fahrzeugs 12 in Abhängigkeit von der Art des Geländes, über das das Fahrzeug 12 fährt, angepasst werden können. Diese Komponenten und Subsysteme können die Fahrzeugaufhängung, die Fahrhöhe des Fahrzeugs, die Ansprechzeit des Antiblockiersystems, den Schaltplan des Getriebes, das Ansprechverhalten der Drosselklappe usw. umfassen. Der Fahrer kann die Art des Geländes, über das das Fahrzeug 12 fährt, in das TR-System 18 eingeben, oder das TR-System 18 kann die Art des Geländes automatisch bestimmen. Ein oder mehrere Merkmale des Geländes, auf dem das Fahrzeug 12 und der Anhänger 10 ruhen, werden dem Anhänger 10 über ein Oberflächensignal 20 mitgeteilt. Das Oberflächensignal 20 kann z.B. Informationen über die Art des Geländes und/oder die Reibung der Oberfläche, über die das Fahrzeug 12 fährt, enthalten. Zu den Geländetypen können Asphalt, Schlamm-Rutsch, Gras-Kies-Schnee, Felskrabbeln und Sand gehören.
Die Fahrzeugkontroll-Subsysteme 16 umfassen auch ein elektronisches Stabilitätskontrollsystem (SCS) 22. Das SCS 22 überwacht die Drehgeschwindigkeit jedes einzelnen Rades des Fahrzeugs 12 über individuelle Raddrehzahlsensoren. Wenn die Geschwindigkeit eines der Räder beim Abbremsen des Fahrzeuges 12 deutlich geringer ist als die der anderen Räder, dann wirkt die SCS 22 über ein Steuergerät der SCS 22, um den auf dieses Rad ausgeübten Bremsdruck zu reduzieren, um ein Blockieren der Fahrzeugräder zu verhindern, was zum Schleudern und zum Verlust der Kontrolle über das Fahrzeug 12 führen kann. Das SCS 22 empfängt Daten von einer Vielzahl von Fahrzeugsensoren. So kann das SCS 22 beispielsweise Daten von einem Längsbeschleunigungssensor des Fahrzeugs 12 empfangen, der unter anderem Informationen über die Straßenneigung liefert. Das heißt, der Längsbeschleunigungssensor kann Daten liefern, die sich auf die Steigung beziehen, über die das Fahrzeug 12 (und der Anhänger 10) ruht oder fährt. Das SCS 22 kann auch das Oberflächensignal 20 erzeugen und das Signal 20 an den Anhänger 10 mit Informationen über die Steigung der Oberfläche, über der das Fahrzeug 12 steht, senden. Wie bereits erwähnt, empfängt das SCS 22 auch Geschwindigkeitsdaten von einzelnen Raddrehzahlsensoren des Fahrzeugs 12. Das SCS 22 kann auch ein Geschwindigkeitssignal 28 erzeugen und das Signal 28 an den Anhänger 10 mit Informationen über die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 senden.
Die Fahrzeugsteuerungs-Subsysteme 16 umfassen auch eine Motorsteuerungseinheit (ECU) 24. Die ECU 24 empfängt Daten u.a. von Drosselklappensensoren und steuert verschiedene Aspekte des Fahrzeugmotors auf der Grundlage der empfangenen Sensordaten, z.B. das Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Die Drosselklappenpositionssensoren können Daten liefern, die anzeigen, dass eine Bewegung des Fahrzeugs 12 eingeleitet wird, z.B. das Anfahren aus dem Ruhezustand oder die Erhöhung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12. Die ECU 24 kann diese Daten des Drosselklappenpositionssensors in Form eines Fahrzeugantriebskraftsignals 25 an den Anhänger 10 übermitteln.
In der beschriebenen Ausführung hat der Anhänger 10 zwei Räder 30, 32, eines auf jeder Seite des Anhängers 10, die durch eine Achse 34 verbunden sind. An jedem der Räder des Anhängers 30, 32 ist ein Elektromotor/Generator oder die Maschinen 36, 38 befestigt. Die elektrischen Maschinen 36, 38 sind mit der Achse 34 verbunden; sie können jedoch in verschiedenen Ausführungsformen, z.B. über Anhänger-Radnaben-oder Rahmenverbindungen, an den Anhänger 10 angeschlossen werden. Die elektrischen Maschinen 36, 38 sind an eine Hochleistungsbatterie mit geringer Kapazität 39 des Anhängers 10 angeschlossen und werden von dieser gespeist. Die elektrischen Maschinen 36, 38 können verwendet werden, um die Räder 30, 32 des Anhängers 10 mit regenerativem Brems- oder Zugmoment zu beaufschlagen. In der beschriebenen Ausführungsform sind die elektrischen Maschinen so konfiguriert, dass sie während der normalen Fahrt des Anhängers 10 und des Fahrzeugs 12 im Freilauf laufen. Bei der Batterie 39 handelt es sich um einen Lithium-Titanat-Akku: Dieser Batterietyp ist wegen seiner schnellen Ladezeit im Vergleich zu anderen Arten von Lithium-Ionen-Batterien vorteilhaft.
Jedes der Anhängerräder 30, 32 hat auch einen Raddrehzahlsensor 40, 42, der die Drehzahl des jeweiligen Rades 30, 32 misst. Der Anhänger 10 enthält auch einen Gier-Sensor 44 in Form eines Beschleunigungssensors, der so konfiguriert ist, dass er das Gieren, d.h. die Winkelgeschwindigkeit um eine vertikale Achse, des Anhängers 10 erfasst.
Der Trailer 10 enthält ein elektronisches Steuergerät oder System (ECU) 50, das zur Steuerung des Betriebs der elektrischen Maschinen 36, 38 konfiguriert ist. Insbesondere umfasst die ECU 50 einen Empfänger oder eine Empfangseinrichtung 52, einen Prozessor oder eine Verarbeitungseinrichtung 54 und einen Controller oder eine Steuereinrichtung 56.
Der Empfänger 52 ist so konfiguriert, dass er elektronische Signale von Komponenten und Subsystemen sowohl des Anhängers 10 als auch des Fahrzeugs 12 empfängt. Im Einzelnen ist der Empfänger 52 so konfiguriert, dass er das Fahrzeugoberflächensignal 20 und das Antriebskraftsignal 25 vom Fahrzeug 12 empfängt. Außerdem ist der Empfänger 52 so konfiguriert, dass er ein Kupplungssignal 58 vom Kupplungssensor 15 empfängt, das eine Kraft anzeigt, die vom Fahrzeug 10 auf den Anhänger 12 ausgeübt wird. Zusätzlich ist der Empfänger 52 so konfiguriert, dass er ein Anhänger-Gier-Signal 60 vom Anhänger-Gier-Sensor 44 empfängt, das ein aktuelles Gierniveau des Anhängers 10 anzeigt. Darüber hinaus ist der Empfänger 52 so konfiguriert, dass er die Ausgangsdaten 62, 64 der Raddrehzahlsensoren 40, 42 des Anhängers empfängt.
Der Prozessor 54 ist so konfiguriert, dass er in Abhängigkeit von den empfangenen Signalen 20, 28, 58, 60, 62, 64 eine Antriebskraft berechnet, die an jedem Anhängerrad 30, 32 benötigt wird. Insbesondere wird die Höhe der Antriebskraft, die an jedem Rad 30, 32 benötigt wird, berechnet, um das Fahrzeug 12 beim Fahren der Kombination aus Fahrzeug 12 und Anhänger 10 zu unterstützen.
Der Regler 56 ist so konfiguriert, dass er Steuersignale 66, 68 an die jeweiligen elektrischen Maschinen 36, 38 in Form eines Kraftniveaus sendet, das auf die Räder 30, 32 des Anhängers anzuwenden ist, und zwar auf der Grundlage des ermittelten Niveaus der erforderlichen Antriebskraft. Die Soll-Antriebskraft, die auf die Räder des Anhängers 30, 32 ausgeübt wird, kann ein beliebiger geeigneter Wert im Verhältnis zur Antriebskraft sein, die auf die Fahrzeugräder ausgeübt wird.
2 zeigt ein Flussdiagramm, das die Schritte einer Methode 70, die der Prozessor 54 durchführt, umreißt. Bei Schritt 72 empfängt die ECU 50 das Oberflächensignal 20. Wie oben erwähnt, enthält das Oberflächensignal 20 in der beschriebenen Ausführung Daten, die auf verschiedene Merkmale des Geländes hinweisen, auf dem das Fahrzeug 12 ruht oder fährt, einschließlich der Art des Geländes, des Reibungsgrades des Geländes und der Neigung der Geländeoberfläche. Das System 50 kann das Oberflächensignal 20 im Wesentlichen kontinuierlich von den Subsystemen 16 des Fahrzeugs 12 empfangen. Beachten Sie, dass das Oberflächensignal 20 alternativ oder zusätzlich von Sensoren oder Subsystemen des Anhängers 10 empfangen werden kann.
In Schritt 74 bestimmt der Prozessor 54 anhand des empfangenen Oberflächensignals 20 einen Reibungsgrad der Oberfläche, auf der das Fahrzeug 12 und 10 steht oder fährt. In ähnlicher Weise bestimmt der Prozessor 54 in Schritt 76 die Neigung der Oberfläche, auf der die Fahrzeuge 12 und 10 ruhen oder fahren, basierend auf dem empfangenen Oberflächensignal 20.
In Schritt 78 ermittelt der Prozessor 54 für jedes der Räder 30, 32 der Achse 34 des Anhängers 12 einen so genannten Anhängerradantriebskraftwert auf der Grundlage des empfangenen Oberflächensignals 20. Der Wert für die Antriebskraft des Anhängers ist ein Indikator für eine Kraft oder ein Antriebsmoment, die von der jeweiligen elektrischen Maschine 36, 38 auf jedes der Räder 30, 32 ausgeübt werden soll.
In der beschriebenen Ausführung kann das System 50 die Aufbringung der Antriebskraft auf die Räder 30, 32 des Anhängers unter relativ niedrigen Oberflächenreibungsbedingungen steuern, bei denen die Entwicklung einer ausreichenden Traktion zwischen den Fahrzeugrädern problematisch sein kann, d.h. unter Bedingungen, bei denen ein Rutschen des Fahrzeugs wahrscheinlicher wird. Die erhöhte Belastung des Fahrzeugs 12 durch das Ziehen des Anhängers 10 bedeutet, dass ein Rutschen zwischen den Fahrzeugrädern und der Geländeoberfläche wahrscheinlicher wird. Wenn also in Schritt 74 festgestellt wird, dass ein Niveau der Oberflächenreibung unter einem Reibungsschwellenwert liegt, dann ist in Schritt 78 der ermittelte Wert der Antriebskraft der Anhängerräder so, dass das System 50 so betrieben werden kann, dass die elektrischen Maschinen 36, 38 eine Antriebskraft auf die Anhängerräder 30, 32 ausüben. So liefert der Anhänger 10 zusätzlich zu der vom Fahrzeug 12 bereitgestellten Antriebskraft die Antriebskraft für die Kombination aus Fahrzeug 12 und Anhänger 10. Das Niveau der Oberflächenreibung kann auf der Grundlage eines identifizierten Geländetyps als über oder unter dem Reibungsschwellenwert liegend bestimmt werden: Wenn der identifizierte Geländetyp beispielsweise Gras-Kies-Schnee ist, kann das Niveau der Oberflächenreibung als unter dem Reibungsschwellenwert liegend bestimmt werden, während das Niveau der Oberflächenreibung als über dem Reibungsschwellenwert liegend bestimmt werden kann, wenn der identifizierte Geländetyp Asphalt ist.
Der Reibungsschwellenwert kann ein konstanter Wert sein oder von einem oder mehreren Faktoren abhängen, wie z. B. der zu fahrenden Ladung (z. B. der Masse des Anhängers 10 oder der Masse der Kombination aus Anhänger 10 und Fahrzeug 12) oder der Leistungsfähigkeit der Fahrzeugantriebsmaschine (z. B. Verbrennungsmotor, Batterie).
In der beschriebenen Ausführung kann das System 50 die Antriebskraft auf die Räder 30, 32 des Anhängers steuern, wenn sich das Fahrzeug 12 und der Anhänger 10 auf einem relativ steilen Gefälle befinden, bei dem die Kombination aus Fahrzeug 12 und Anhänger 10 davon profitieren kann, dass das Antriebsmoment zusätzlich zu dem des Fahrzeugs 12 vom Anhänger 10 bereitgestellt wird. Insbesondere darf die Kraft auf die Räder 30, 32 des Anhängers ausgeübt werden, wenn das Fahrzeug 12 und der Anhänger 10 auf der Steigung bergauf fahren sollen. Wenn daher im Schritt 76 festgestellt wird, dass die Neigung der Oberfläche, auf der das Fahrzeug 12 und der Anhänger 10 ruhen oder fahren, größer als ein Neigungsschwellenwert ist, dann ist im Schritt 78 der ermittelte Wert der Antriebskraft der Anhängerräder so, dass das System 50 so betrieben werden kann, dass die elektrischen Maschinen 36, 38 eine Antriebskraft auf die Anhängerräder 30, 32 ausüben. So liefert der Anhänger 10 zusätzlich zu der vom Fahrzeug 12 bereitgestellten Antriebskraft die Antriebskraft für die Kombination aus Fahrzeug 12 und Anhänger 10.
Beachten Sie, dass sich die obige Beschreibung auf den Fall bezieht, dass das Fahrzeug 12 und der Anhänger 10 auf einer Fläche mit einem Gefälle in Längsrichtung, d.h. bergauf oder bergab in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 12 und des Anhängers 10, liegen. Die Anhänger-ECU 50 kann jedoch auch Daten über eine Steigung in Querrichtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs 12 und des Anhängers 10 erhalten, und die Elektromotoren 36, 38 können so gesteuert werden, dass sie ein Antriebsdrehmoment liefern, um in einem solchen Fall das Wegziehen zu unterstützen. Zum Beispiel kann der Elektromotor 36, 38, der an das Anhängerrad 30, 32 auf einer Abwärtsstrecke in Querrichtung gekoppelt ist, so gesteuert werden, dass er dem anderen Anhängerrad 30, 32 mehr Antriebsmoment als der andere Elektromotor 36, 38 zur Verfügung stellt.
Der Fachmann wird verstehen, dass die ECU 50 das erforderliche Antriebsdrehmoment auf der Grundlage einer beliebigen Kombination der empfangenen Signale bestimmen kann. Zum Beispiel könnten der Anhänger 10 und das Fahrzeug 12 auf einer relativ steilen und rutschigen Oberfläche Hilfe beim Wegziehen benötigen.
Ähnlich wie der Reibungsschwellenwert kann der Schwellenwert für die Steigung ein konstanter Wert sein oder von einem oder mehreren Faktoren wie der zu fahrenden Last oder der Leistungsfähigkeit des Fahrzeugantriebs abhängen.
Bei Schritt 80 empfängt die ECU 50 die Geschwindigkeitssignale 28, 62, 64. Wie oben erwähnt, enthält das Geschwindigkeitssignal 28 in der beschriebenen Ausführung Daten, die eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 anzeigen, und die Geschwindigkeitssignale 62, 64 enthalten Daten, die eine aktuelle Geschwindigkeit des Anhängers 10 anzeigen. Die ECU 50 kann wahlweise mit dem Geschwindigkeitssignal 28 oder den Geschwindigkeitssignalen 62, 64 versehen werden. Das System 50 kann die Aufbringung der Antriebskraft auf die Räder 30, 32 des Anhängers befehlen, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 und des Anhängers 10 relativ niedrig ist, z.B. beim Anfahren aus der Ruhelage. Wenn also die Geschwindigkeitssignale 28, 62, 64 anzeigen, dass die Fahrzeug- und Anhängergeschwindigkeit unter einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, dann ist bei Schritt 78 der ermittelte Wert der Antriebskraft der Anhängerräder so, dass das System 50 so betrieben werden kann, dass die elektrischen Maschinen 36, 38 eine Antriebskraft auf die Anhängerräder 30, 32 ausüben. So liefert der Anhänger 10 zusätzlich zu der vom Fahrzeug 12 bereitgestellten Antriebskraft die Antriebskraft für die Kombination aus Fahrzeug 12 und Anhänger 10.
Der Geschwindigkeitsschwellenwert kann ein konstanter Wert sein oder von einem oder mehreren Faktoren wie der anzutreibenden Last oder der Leistungsfähigkeit der Antriebsmaschine des Fahrzeugs abhängen.
Bei den Schritten 82 und 84 empfängt die ECU 50 das Kupplungssignal 58 und das Fahrzeugantriebskraftsignal 25. Wie oben erwähnt, enthalten die Signale 25, 58 in der beschriebenen Ausführungsform Daten, die sich auf die Einleitung der Bewegung des Fahrzeugs 12 und des Anhängers 10 oder auf die Beschleunigung des Fahrzeugs 12 und des Anhängers 10 beziehen. Die ECU 50 kann alternativ entweder mit dem Kupplungssignal 58 oder dem Fahrzeugantriebskraftsignal 25 versehen werden. Das System 50 kann die Aufbringung der Antriebskraft auf die Räder 30, 32 des Anhängers steuern, wenn die Signale 25, 58 anzeigen, dass das Fahrzeug 12 die Bewegung des Fahrzeugs 12 und des Anhängers 10 einleitet oder wenn das Fahrzeug 12 versucht, die Geschwindigkeit der Kombination aus Fahrzeug 12 und Anhänger 10 zu erhöhen. Die Signale 25, 58 können zusammen mit den Geschwindigkeitssignalen 28, 62, 64 verwendet werden, um zu bestimmen, wann das Fahrzeug 12 aus dem Stillstand fährt. Im Schritt 78 ist der ermittelte Wert der Antriebskraft für die Räder des Anhängers so, dass das System 50 so betrieben werden kann, dass die elektrischen Maschinen 36, 38 eine Antriebskraft auf die Räder 30, 32 des Anhängers ausüben, wenn das Fahrzeug 12 aus dem Stillstand fährt oder wenn das Fahrzeug 12 zu beschleunigen versucht.
Die Antriebskraft des Anhängers wird in Schritt 78 auf der Grundlage der Kombination der Signale 20, 25, 28, 58, 62, 64 und der Bestimmungen in den Schritten 74, 76 bestimmt. Es kann vorteilhaft sein, wenn die elektrischen Maschinen 36, 38 (z.B. nur in den oben beschriebenen Fällen) intermittierend betrieben werden und ein Antriebsmoment an die Räder 30, 32 des Anhängers abgeben, um die Leistung der Batterie 39 nicht unnötig zu entladen.
Im Schritt 86 veranlasst der Regler 56 jede der elektrischen Maschinen 36, 38, eine Kraft auf das Rad 30, 32, an dem sie befestigt ist, in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert der Antriebskraft des Anhängerrades aufzubringen. Dies wird über Steuersignale 66, 68 erreicht, die vom Controller 56 an die elektrischen Maschinen 36, 38 gesendet werden.
Beachten Sie, dass sich der ermittelte Wert der Antriebskraft für ein Anhängerrad 30 von dem des anderen Anhängerrades 32 unterscheiden kann. Das heißt, die Antriebskraft, die auf eines der Räder 30 ausgeübt wird, kann sich von der auf das andere Anhängerrad 32 unterscheiden. Das Kupplungssignal 58 kann zum Beispiel anzeigen, dass das Fahrzeug 12 eine Kurve fährt, so dass es wünschenswert ist, ein größeres Antriebsmoment auf eines der Räder aufzubringen, um die Kurvenfahrt zu erleichtern. Außerdem kann die angewandte Antriebskraft entweder in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung erfolgen. Tatsächlich kann es vorkommen, dass die auf eines der Räder ausgeübte Antriebskraft in Vorwärtsrichtung und die auf das andere Rad in Rückwärtsrichtung wirkt. Darüber hinaus kann es vorkommen, dass eine der elektrischen Maschinen 36, 38 ein Vorwärts-Zugmoment und die andere der elektrischen Maschinen 36, 38 ein Rückwärts-Zugmoment aufbringen soll. Diese Kombination bedeutet, dass die Elektromotoren 36, 38 keine nennenswerten Energiemengen abgeben, was wiederum bedeutet, dass sie unbegrenzt betrieben werden können, ohne dass die Gefahr einer Überhitzung besteht.
Beachten Sie, dass die vorliegende Ausführung, bei der die Elektromotoren 36, 38 zur Bereitstellung von Antriebsdrehmoment für die Anhängerräder 30, 32 zur Bereitstellung von Anfahrhilfe für das Fahrzeug 12 verwendet werden, in Verbindung mit der Betätigung der Elektromotoren 36, 38 zur Bereitstellung von Bremsdrehmoment für die Anhängerräder 30, 32 zur Bereitstellung von Bremshilfe und erhöhter Stabilität für die Kombination aus Anhänger 10 und Fahrzeug 12 verwendet werden kann. In einem solchen Fall wird durch die Verwendung der Elektromotoren 36, 38 zur Bereitstellung des Antriebsmoments die gespeicherte Ladung der Batterie 39 verbraucht, während die Verwendung der Elektromotoren 36, 38 zur regenerativen Bremsung der Räder des Anhängers 30, 32 die gespeicherte Ladung der Batterie 39 wieder auffüllt.
An den obigen Beispielen können viele Änderungen vorgenommen werden, ohne dass der Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er in den begleitenden Ansprüchen definiert ist, verlassen wird.
In der beschriebenen Ausführung werden die elektrischen Maschinen 36, 38 von der Batterie 39 gespeist; jedoch können andere Energiespeicher, wie ein oder mehrere Kondensatoren, Superkondensatoren oder Ultrakondensatoren, in Kombination mit oder anstelle der Batterie verwendet werden.
In der beschriebenen Ausführungsform liefert das ESC 22 dem System 50 Informationen über die Neigung der Oberfläche, auf der das Fahrzeug 12 und der Anhänger 10 ruhen; in verschiedenen Ausführungsformen können dem System 50 jedoch Oberflächenneigungsdaten von verschiedenen Teilsystemen des Fahrzeugs 12, die Eingänge von einem Längsbeschleunigungssensor oder einem anderen Sensor, der Oberflächenneigungsdaten liefert, oder von einem Sensor am Anhänger 10, der Oberflächenneigungsdaten liefert, zur Verfügung gestellt werden.
In der beschriebenen Ausführung kann das System 50 die Anwendung der Antriebskraft auf die Räder 30, 32 des Anhängers über die elektrischen Maschinen 36, 38 nur zur Unterstützung des Fahrzeugs 12 und des Anhängers 10 beim Anfahren aus dem Stillstand oder bei niedriger Geschwindigkeit befehlen; in verschiedenen Ausführungen kann das System 50 jedoch die Anwendung einer solchen Antriebskraft für jedes Fahrzeug und/oder jede Anhängergeschwindigkeit befehlen.
In der beschriebenen Ausführung ist das System 50 so ausgelegt, dass die Antriebskraft über die elektrischen Maschinen 36, 38 nur dann auf die Räder 30, 32 des Anhängers wirkt, wenn die Neigung der Oberfläche, auf der das Fahrzeug 12 steht oder fährt, größer als ein Neigungsschwellenwert ist oder wenn die Reibung der Oberfläche kleiner als ein Reibungsschwellenwert ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann das System 50 jedoch so betrieben werden, dass es die Anwendung einer solchen Antriebskraft für jedes Oberflächengefälle oder jedes Niveau der Oberflächenreibung befehlen kann.

Claims

Ein System zur Verwendung in einem von einem Fahrzeug ziehbaren Anhänger, wobei der Anhänger eine Achse mit zwei Rädern und mindestens einem daran gekoppelten Elektromotor umfasst, wobei das System Folgendes umfasst: Empfangsmittel, die so konfiguriert sind, dass sie ein Oberflächensignal empfangen, das mindestens ein Merkmal einer Oberfläche in der Nähe des Fahrzeugs und/oder des Anhängers anzeigt; Verarbeitungsmittel, die so konfiguriert sind, dass sie für jedes der Räder der Achse des Anhängers einen Wert für die Antriebskraft des Anhängerrads auf der Grundlage des empfangenen Oberflächensignals bestimmen; und, Steuermittel, die so konfiguriert sind, dass der mindestens eine Elektromotor eine Kraft auf das oder jedes Rad, an das er gekoppelt ist, in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert der Antriebskraft des Anhängerrads ausübt.
Ein System nach Anspruch 1, wobei das empfangene Oberflächensignal ein Signal von einem Geländeeinstellungssubsystem des Fahrzeugs, optional ein Terrain Response®-Subsystem, umfasst.
Ein System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das mindestens eine Merkmal der Oberfläche eine Angabe des Typs des Oberflächengeländes umfasst.
Ein System nach irgendeinem früheren Anspruch, wobei das mindestens eine Merkmal der Oberfläche ein Reibungsniveau der Oberfläche umfasst.
Ein System nach Anspruch 4, wobei der ermittelte Wert der Antriebskraft für die Räder des Anhängers so beschaffen ist, dass die von dem mindestens einen Elektromotor auf die Räder ausgeübte Kraft nicht Null ist, wenn die Reibung der Oberfläche unter einem Reibungsschwellenwert liegt.
Ein System nach einem beliebigen früheren Anspruch, wobei das mindestens eine Merkmal der Oberfläche einen Gradienten der Oberfläche umfasst.
System nach Anspruch 6, bei dem der ermittelte Wert der Antriebskraft des Anhängerrades ungleich Null ist, wenn die Steigung der Oberfläche größer als ein Steigungsschwellenwert ist.
Ein System nach einem beliebigen früheren Anspruch, wobei die Empfangsmittel so konfiguriert sind, dass sie ein Geschwindigkeitssignal empfangen, das eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder Anhängers anzeigt, und der ermittelte Wert der Antriebskraft für die Räder des Anhängers so ist, dass die von dem mindestens einen Elektromotor auf die Räder ausgeübte Kraft nicht Null ist, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder Anhängers kleiner oder gleich einem Geschwindigkeitsschwellenwert ist.
Ein System nach Anspruch 8, bei dem das Geschwindigkeitssignal von einem Subsystem des Fahrzeugs empfangen wird.
System nach Anspruch 8, wobei jedes Rad der mindestens einen Achse des Anhängers einen zugehörigen Anhänger-Raddrehzahlsensor hat, der so konfiguriert ist, dass er eine Raddrehzahl des zugehörigen Rades misst, und wobei das Geschwindigkeitssignal von den Anhänger-Raddrehzahlsensoren empfangen wird.
Ein System gemäß jedem früheren Anspruch, wobei das Empfangsmittel so konfiguriert ist, dass es ein Signal empfängt, das anzeigt, dass die Bewegung des Fahrzeugs und/oder Anhängers eingeleitet wird, und der ermittelte Wert der Antriebskraft für die Räder des Anhängers so ist, dass die von den Elektromotoren auf die Räder ausgeübte Kraft bei der Einleitung der Bewegung des Fahrzeugs und/oder Anhängers angewendet wird.
Ein System nach Anspruch 11, wobei das Empfangsmittel so konfiguriert ist, dass es das Signal empfängt, das anzeigt, dass die Bewegung des Fahrzeugs und/oder des Anhängers vom Fahrzeug aus eingeleitet wird.
System nach Anspruch 12, wobei das Signal, das anzeigt, dass die Bewegung des Fahrzeugs und/oder Anhängers eingeleitet wird, ein Fahrzeugantriebskraftsignal enthält, das eine Antriebskraft anzeigt, die auf ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs durch Antriebsmittel des Fahrzeugs ausgeübt werden soll.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Anhänger einen Kupplungssensor umfasst, der so konfiguriert ist, dass er eine vom Fahrzeug auf den Anhänger ausgeübte Kupplungskraft misst, wobei das Empfangsmittel so konfiguriert ist, dass es das Signal empfängt, das anzeigt, dass die Bewegung des Fahrzeugs und/oder des Anhängers vom Kupplungssensor eingeleitet wird.
Ein System nach Anspruch 14, bei dem der Anhänger mittels einer mechanischen Kupplung an das Fahrzeug angekuppelt wird, wobei die Kupplungskraft eine Kraft an der mechanischen Kupplung ist.
Ein System nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, bei dem die Kupplungskraft eine Größen- und eine Richtungskomponente enthält.
Ein System nach einem beliebigen früheren Anspruch, wobei die von dem mindestens einen Elektromotor auf ein erstes der Räder ausgeübte Kraft sich von der von dem mindestens einen Elektromotor auf ein zweites der Räder ausgeübten Kraft unterscheidet.
Ein System gemäß jedem früheren Anspruch, wobei das System den mindestens einen Elektromotor umfasst, der an die Räder des Anhängers gekoppelt ist.
System nach Anspruch 18, wobei das System einen ersten Elektromotor, der mit einem ersten der Räder gekoppelt ist, und einen zweiten Elektromotor, der mit einem zweiten der Räder gekoppelt ist, umfasst.
Ein System nach irgendeinem früheren Anspruch, das Energiespeichermittel umfasst, die so konfiguriert sind, dass sie den mindestens einen Elektromotor mit elektrischer Energie versorgen.
Verfahren zur Verwendung in einem von einem Fahrzeug ziehbaren Anhänger, wobei der Anhänger eine Achse mit zwei Rädern und mindestens einen daran gekoppelten Elektromotor umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines Oberflächensignals, das mindestens ein Merkmal einer Oberfläche in der Nähe des Fahrzeugs und/oder des Anhängers anzeigt; Bestimmen eines Wertes für die Antriebskraft der Anhängerräder für jedes Rad der Achse des Anhängers auf der Grundlage des empfangenen Oberflächensignals; und, Veranlassen, dass der mindestens eine Elektromotor eine Kraft auf das oder jedes Rad, an das er gekoppelt ist, in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert der Antriebskraft des Anhängerrads ausübt.
Anhänger zum Ziehen durch ein Fahrzeug, wobei der Anhänger eine Achse mit zwei Rädern und mindestens einen daran gekoppelten Elektromotor umfasst, wobei der Anhänger ein System nach einem der Ansprüche 1 bis 20 umfasst.
Ein nicht vorübergehendes, computerlesbares Speichermedium, auf dem Anweisungen gespeichert sind, die, wenn sie von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden, den oder die Prozessoren veranlassen, das Verfahren von Anspruch 21 auszuführen.