DE202021103325U1 - Kraftfahrzeug und Integrationssteuergerät zur radindividuellen Momentenzuteilung - Google Patents

Abstract

Kraftfahrzeug (1),
das ein Kraftfahrzeug (1) ohne Verbrennungsmotor ist,
das durch wenigstens einen Elektromotor (11, 11^I, 11^II, 11^III) elektromotorisch antreibbar ist,
das eine on-board elektrische Energiequelle besitzt,
aus der elektrische Energie als Antriebsenergie für den wenigstens einen Elektromotor (11, 11^I, 11^II, 11^III) zur Verfügung stellbar ist,
und das mit wenigstens einem Steuergerät (51) ausgestattet ist,
das eine Steuerungslogik besitzt,
durch die eine radindividuelle Antriebsleistung berechenbar und einstellbar ist, wobei die Steuerungslogik derart gestaltet ist,
dass neben einer Berechnung einer Antriebsleistung eine Berechnung einer Bremsmomentenzuteilung (B) in dem Steuergerät (51) ausführbar ist,
dadurch gekennzechnet, dass
es sich bei dem Steuergerät (51) um ein Integrationssteuergerät handelt,
das ein Hybridsteuergerät mit integrierten Treiberstufen ist und
dessen Steuerungslogik zur Umrechnung eines als Führungsgröße genutzten Umfangsmoments zu einer Aktuatorenansteuerung über die Treiberstufen gestaltet ist, wobei durch die Aktuatorenansteuerung elektromechanisch aktuierte Radbremsen (7) oder Radantriebe (9) zur Erzeugung eines positiven oder negativen Umfangsmoments als radindividuelles Moment einstellbar sind
und wobei das Steuergerät (51) eine radindividuelle Bremsmomentenzuteilung (B) und eine radindividuelle Antriebsmomentenzuteilung (A) ausführen kann.

Description

• Die vorliegende Erfindung behandelt ein Kraftfahrzeug, bei dem mit radindividuellen Momenten operiert wird.
• Des Weiteren behandelt die vorliegende Erfindung ein Integrationssteuergerät, das in einem Kraftfahrzeug eingebaut eine Steuerung von Momenten an Rädern des Kraftfahrzeugs wahrnehmen kann.
• Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung behandelt ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs und mit einer Bremsanlage zur Verzögerung des Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein entsprechendes Steuergerät mit einer Steuerungslogik zur Momentendosierung nach dem Oberbegriff von Anspruch 13.
• Technisches Gebiet
• Elektromotorisch angetriebene Kraftfahrzeuge haben einen oder mehrere Motoren, z. B. Radnabenmotoren, durch die das Kraftfahrzeug angetrieben wird. Daneben haben Kraftfahrzeuge üblicherweise ein Bremssystem oder eine Bremsanlage, um das Kraftfahrzeug auch wieder verzögern zu können.
• Stand der Technik
• Bei ein-, zwei- und mehrspurigen Fahrzeugen, die elektromotorisch angetrieben werden, wird häufig das an dem angetriebenen Rad oder den angetriebenen Rädern zur Verfügung stehende Drehmoment aus dem antreibenden Elektromotor über eine durch ein Steuergerät bestimmte Invertersteuerung dadurch eingestellt, dass die elektrische Energie zu dem jeweiligen Elektromotor gesteuert, genauer ausgedrückt, dosiert wird. Hierdurch ist es möglich, das Antriebsdrehmoment und somit auch die Antriebsleistung an einem Rad des Fahrzeugs oder an mehreren Rädern des Fahrzeugs genau zu bestimmen.
• Am Beispiel eines Hybridantriebs beschreibt die DE 10 2004 058 025 B4 (Patentinhaberinnen: Aisin AW Co., Ltd., TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA; Patenterteilungstag: 14.07.2016) einen Antriebsstrang mit einer größeren Anzahl Steuergeräte. Der Antriebsstrang ist mit einem Verbrennungsmotor, mit einem ersten Elektromotor, mit einem zweiten Elektromotor, mit einem Inverter und mit mehreren Steuergeräten ausgestattet, einer so genannten Motor-ECU, einer so genannten A/T-ECU, einer so genannten Hybrid-ECU, einer so genannten Batterie-ECU und einer so genannten Verbrennungsmotor-ECU. Der Hybridantriebsstrang wird durch die Hybrid-ECU kontrolliert und hat Verbindungen zu den übrigen ECUs. Bereits ein flüchtiger Blick auf die 1 der DE 10 2004 058 025 B4 verdeutlicht die Komplexität eines solchen Fahrzeugentwurfs.
• Die DE 103 16 862 A1 (Anmelderin: Deere & Company; Offenlegungstag: 21.10.2004) beschäftigt sich mit einem Antriebssystem für landwirtschaftliche oder industrielle Schlepper, in dem ein Antriebsmotor einen Generator antreiben soll, der die benötigte elektrische Leistung eines Elektromotors einer Vorderachse und eines Elektromotors einer Hinterachse zur Verfügung stellt. Des Weiteren ist ein BUS-System vorgesehen, das zwischen einer ganzen Reihe von Mikrokontrollern die Kommunikation aufrechterhält. Eine Steuereinheit schickt elektrische Steuersignale über das BUS-System an z. B. Micro-Controller für die Frequenzumrichter der Elektromotoren und für die Bremswiderstandsteller. Das gesamte System funktioniert nur, wenn jeder der Mikrokontroller seinen Teil in dem verteilten System übernimmt.
• In der DE 10 2005 026 874 A1 (Anmelderin: Volkswagen AG; Offenlegungstag: 14.12.2006) wird vorgeschlagen, in einer Radachse mit zwei Elektromotoren drei Kupplungen vorzusehen, um so Antriebsleistung auf die beiden Räder der Achse in Abhängigkeit einer Drehneigung um eine Hochachse des Fahrzeugs zu verteilen (im Sinne einer „Gier-Momenten-Steuerung“).
• Die DE 10 2019 105 252 A1 (Anmelderin: Ford Global Technologies, LLC; Offenlegungstag: 12.09.2019), auch veröffentlicht in ähnlicher Weise als US 10 793 124 B2 (Patentveröffentlichungstag: 06.10.2020), stellt einige mathematische Zusammenhänge für regenerative Drehmomentpotentiale und Gierraten vor. Die DE 10 2019 105 252 A1 schlägt in dem Zusammenhang auch vor, das Antriebsdrehmoment oder das regenerative Drehmoment von einer Seite zur anderen zu variieren, um die Traktionssteuerung des Fahrzeugs zu beeinflussen. Hierbei sieht die Druckschrift ihren gedanklichen Schwerpunkt in der Behandlung von Ablaufdiagrammen, weniger in der systemischen Darstellung und in der Komponentenauswahl und ihrem Zusammenspiel.
• Eine Komponentendarstellung einer Antriebsachse mit einer elektromechanischen Betriebsbremsanlage wird schematisch in der DE 10 2017 103 397 A1 (Anmelderin: thyssenkrupp AG; Offenlegungstag: 23.08.2018) vorgestellt, die aber die steuerungstechnischen Aspekte vernachlässigt und so keine Lösungsansätze zu diesem Thema vorstellt.
• Druckschriften, die weitere Anregungen zur Auslegung von radindividuellen Antriebs- und/oder Bremssteuerungen und -regelungen geben, sind die folgenden Druckschriften:
• • DE 10 2014 217 214 A1 (Anmelderin: Continental Automotive Systems, Inc.; Offenlegungstag: 05.03.2015),
• • DE 10 2017 203 362 A1 (Anmelderin: Audi AG; Offenlegungstag: 06.09.2018),
• • DE 10 2016 202 322 B4 (Inhaberin: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha; Veröffentlichungstag der Patenterteilung: 14.01.2021) und
• • WO 2019/166 349 A1 (Anmelderin: Volkswagen AG; Veröffentlichungsdatum: 06.09.2019).
• Die zuvor genannten Druckschriften gelten mit ihren Benennungen als vollumfänglich in vorliegende Erfindungsbeschreibung inkorporiert. Hierdurch soll vermieden werden, erneut und wiederholt allgemein bekannte Zusammenhänge zwischen den Steuergeräten in verteilten Steuergerätesystemen eines Antriebsstrangs mit mehreren Motoren erörtern zu müssen, sondern durch Verweis auf die Druckschrift sollen hinlänglich bekannte Zusammenhänge, insbesondere auch bei Front-Heck-Antrieben, als ebenfalls definiert für vorliegende Erfindung angesehen werden dürfen.
• Aufgabenstellung
• Bei reinen Elektroantrieben, d. h. bei Antrieben von Kraftfahrzeugen, bei denen es keinen Verbrennungsmotor zum Antrieb eines Straßenrades gibt, sondern die eine on-board-Energiequelle für elektrische Energie haben, stellt sich die Frage, ob an den hergebrachten Aufteilungen, dass jede Komponente des Antriebsstrangs ihr eigenes Steuergerät behält, weiterhin festzuhalten ist.
• Wünschenswert wäre es, wenn aufgrund von systemischen Betrachtungsweisen und Zugängen zum Fahrzeug-Design Vorteile beim Antriebsstrang-Entwurf dadurch ableitbar sind, dass von dem klassischen, komponentenbasierten Antriebsstrangsystemdesign abgewichen werden könnte. Aufgrund der nahezu unzähligen Gestaltungsvarianten ist jedoch nicht wirklich ersichtlich, wie das Design zu ändern und damit zu vereinfachen ist.
• Erfindungsbeschreibung
• Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 gelöst, ein Steuergerät zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird in Anspruch 13 vorgestellt.
• Ein Kraftfahrzeug kann als Antrieb einen oder mehrere Elektromotoren aufweisen. Bei solchen Kraftfahrzeugen kann auch von elektromotorisch angetriebenen (Kraft-)Fahrzeugen gesprochen werden, insbesondere in den Fällen, in denen die einzige Antriebsleistung eine elektrische Antriebsleistung ist (Fahrzeug ohne Verbrennungsmotor).
• Solche Fahrzeuge können sowohl als Fahrzeuge mit Einzelradantrieben, als Fahrzeuge mit einem Achsantrieb oder auch als Fahrzeuge mit einem Mehr-Achs-Antrieb (z. B. Allrad-Antriebe) realisiert sein.
• Die Energiequelle für den Antrieb ist im Fahrzeug vorhanden, es handelt sich um eine on-board elektrische Energiequelle. Das Fahrzeug besitzt eine eigene Energiequelle, die das Fahrzeug mitführt. Aus der elektrischen Energiequelle wird Energie zum Antrieb des Kraftfahrzeugs bezogen. Die Energiequelle liefert die Antriebsenergie für den wenigstens einen Elektromotor. Die Energiequelle kann die Energie für einen Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung stellen (solange z. B. die Energiequelle ausreichend geladen ist).
• Eine weitere Komponente der Regelungsstrecke des Fahrzeugs ist eine elektromechanisch aktuierte Radbremse. Genauso kann der Radantrieb elektromechanisch aktuiert sein. Auf diese Weise können sowohl positive als auch negative Umfangsmomente auf jedes einzelne Rad gebracht werden, das zur Regelungsstrecke gehört.
• Außerdem gibt es ein Steuergerät, auf dem - im Betrieb - eine Steuerungslogik abläuft. Die Steuerungslogik kann in Gestalt eines Programm-Codes in dem Steuergerät gespeichert sein, z. B. in einem Festspeicher eingeschriebene Steuer- und Berechnungsanweisungen. Das Kraftfahrzeug ist mit wenigstens einem Steuergerät ausgestattet.
• Das Steuergerät umfasst eine Routine bzw. Instanz, die eine radindividuelle Antriebsleistung berechnen kann und einstellen kann, mit welcher Antriebsleistung das Fahrzeug bewegt werden soll.
• Bei dem Steuergerät handelt es sich um ein Integrationssteuergerät. Das Integrationssteuergerät fasst mehrere Funktionen und Teilbereiche des Fahrzeugs zusammen, insbesondere Funktionen für das Bremssystem und Funktionen für die Antriebssteuerung.
• Das Steuergerät ist für die Ausführung einer Steuerungslogik für einzelne Berechnungen gestaltet.
• So kann die Programmierung bzw. der Programm-Code des Steuergeräts für verschiedene Berechnungen gestaltet sein. Neben einer Berechnung einer Antriebsleistung kann auch eine Berechnung einer Bremsmomentenzuteilung in dem Steuergerät stattfinden. Das Steuergerät ist für die Ausführung verschiedener Berechnungen programmiert.
• Das Steuergerät führt die Berechnung und die Ansteuerung für eine radindividuelle Bremsmomentenzuteilung und auch eine radindividuelle Antriebsmomentenzuteilung aus.
• Weil die einzelnen Berechnungen in einem Steuergerät ausgeführt werden, können die Berechnungen sowohl eines Bremsmoments als auch eines Antriebsmoments zu einem integrierten Radmomentenmanagement zusammengefasst werden. Die Bezugsgröße ist ein Radmoment. Das Steuergerät bzw. das Integrationssteuergerät berechnet ein Gesamtradmoment und leitet daraus ab, ob in dem jeweiligen Moment bzw. zu dem jeweiligen Zeitpunkt eine Momentenerhöhung oder eine Momentenerniedrigung nötig ist. Daraus leitet sich ab, ob zusätzliche Antriebsleistung auf das Rad gebracht werden soll oder ob ein Bremsmoment auf das Rad zu bringen ist.
• Auf dem Steuergerät läuft eine Logik, die Steuerungslogik. Mithilfe der Logik wird ein Radmoment für ein Kraftfahrzeug berechnet. Die Steuerungslogik umfasst eine Komponente bzw. Instanz, die als Radmomentenmanagement-Komponente bzw. Radmomentenmanagement-Instanz bezeichnet werden kann.
• Ein weiterer Vorteil bildet sich dadurch, dass das Steuergerät ein Steuergerät ist, das mehrere klassische Steuergeräte vereint (Bremsensteuergerät bzw. Bremsanlagensteuergerät, Antriebsstrangsteuergerät, Invertersteuergerät, Elektromotorsteuergerät). Ergo kann auch von einer Integration des Steuergeräts geredet werden. Das Steuergerät ist ein Integrationssteuergerät.
• Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass das Steuergerät ein Hybridsteuergerät ist.
• Die Steuerungslogik kann eine Berechnung einer Antriebsleistung durchführen. Die Steuerungslogik kann eine Berechnung einer Bremsmomentenzuteilung durchführen. Die Steuerungslogik kann mehrere Berechnungen unabhängig voneinander durchführen und anschließend die Einzelergebnisse zusammenführen.
• Vorteilhaft ist es, wenn das Steuergerät eine radindividuelle Bremsmomentenzuteilung und eine radindividuelle Antriebsmomentenzuteilung ausführen kann. Das Steuergerät berechnet ein Bremsmoment. Das Steuergerät berechnet ein Antriebsmoment. Die Momenten werden für jedes Rad individuell (einzeln, unabhängig, durch eine Eigenberechnung) bestimmt.
• Auf einem solchen Steuer- und Regelsystem in einem Kraftfahrzeug kann das folgende Verfahren ablaufen. Das Verfahren in einem solchen Steuergerät des Kraftfahrzeuges wickelt mehrere Aufgaben ab.
• Eine der Aufgaben ist eine Steuerung von wenigstens einem Elektromotor, insbesondere durch Steuerung wenigstens eines Inverters. Hierbei ist der Elektromotor für einen elektromotorischen Antrieb des Kraftfahrzeugs gestaltet. Seine Antriebsenergie erhält der Elektromotor aus einer on-board elektrischen Energiequelle. Vorteilhafterweise hat aber das Kraftfahrzeug für jedes angetriebene Rad einen eigenen Motor (bzw. Elektromotor), sodass die Antriebsleistung an jedes der angetriebenen Räder anhand des Motors eingestellt werden kann.
• Eine Aufgabe der Steuerung ist es, eine Berechnung einer radindividuellen Antriebsleistung durchzuführen. Das Rechenergebnis wird von dem Steuergerät ausgegeben.
• Eine Aufgabe der Steuerung ist es, eine Berechnung einer Bremsmomentenzuteilung durchzuführen.
• Idealerweise werden sowohl die Bremsmomentenzuteilung als auch die Antriebsleistungszuteilung, d. h. radindividuell, über einen Ausgabekanal, wie z. B. einem CAN-Bus, anderen Steuergeräten des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt.
• Das Steuergerät kann folglich eine radindividuelle Bremsmomentenzuteilung und eine radindividuelle Antriebsmomentenzuteilung ausführen.
• Wird der ermittelte Wert außerhalb des Steuergeräts zur Verfügung gestellt, kann zumindest ein Stellglied oder zumindest ein Aktuator, wie ein Inverter und/oder ein Bremszylinder, in Abhängigkeit von wenigstens einem Berechnungswert betätigt werden. In Abhängigkeit der Bremsmomentenzuteilung und der Antriebsmomentenzuteilung ergibt sich ein Antriebsmoment oder ein Bremsmoment für jedes der angetriebenen und gebremsten Räder des Kraftfahrzeugs.
• Wobei natürlich für einen Fachmann klar ist, dass häufig nicht zum gleichen Zeitpunkt sowohl gebremst als auch angetrieben werden soll.
• Vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.
• Wie gesagt ist es vorteilhaft, wenn das Integrationssteuergerät ein Hybridsteuergerät ist. Solche Steuergeräte sind nicht nur dazu ausgelegt, Berechnungen durchzuführen und die Berechnungsergebnisse auf einen Fahrzeug-Bus wie einen CAN-Bus zu legen, sondern solche Steuergeräte sind als Hybridsteuergeräte mit wenigstens einer Treiberstufe ausgestattet. So kann eine Treiberstufe in dem Steuergerät integriert sein, durch die eine Ventilansteuerung möglich ist. Das Hybridsteuergerät lässt sich zur Steuerung einer Bremsanlage bzw. als Teil der Bremsanlage nutzen, wenn das Steuergerät über seine Treiberstufen Aktuatoren der Bremsanlage betätigen kann, z. B. einen Geber- oder einen Nehmerzylinder. So kann ein spezielles Hybridsteuergerät geschaffen werden, das eine Ventilansteuerung, eine Elektronik und eine Steuerungslogik in sich vereint.
• In einer weiteren Ausgestaltung kann ein Steuerausgang des Hybridsteuergeräts auch so gestaltet sein, dass es sich bei dem Steuerausgang um einen Steuerausgang für eine elektromechanisch aktuierte Bremse handelt.
• Das Steuergerät ist - wie gesagt - für eine Ansteuerung wenigstens eines Elektromotors gestaltet. Eine solche Ansteuerung kann z. B. durch ein Ansteuern eines Inverters erfolgen. Anhand des Inverters kann ein Betriebspunkt des Elektromotors eingestellt werden.
• Handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Fahrzeug mit mehreren Rädern, die einzeln angetrieben sind, also um ein Fahrzeug mit mehreren Einzelradantrieben, so hat das Fahrzeug - in einer regelungstechnisch besonders einfachen Ausführungsvariante - mehrere Elektromotoren, die alle ansteuerbar sind. Das Steuergerät berechnet bei Fahrzeugen mit Einzelradantrieben vorteilhafterweise das Radmoment für jedes Rad individuell und einzeln.
• Das Steuergerät umfasst wenigstens einen Messgrößeneingang, idealerweise mehrere (Messgrößen-)Eingänge, über die mehrere Messgrößen erfasst werden können.
• Eine besonders geeignete Messgröße ist die Erfassung eines radindividuellen Umfangsschlupfes. Eine andere besonders geeignete Messgröße ist die Erfassung eines radindividuellen Umfangsmoments.
• Wenigstens eine der Größen, wie radindividueller Umfangsschlupf oder radindividuelles Umfangsmoment, kann als Führungsgröße für die Steuerungslogik genutzt werden.
• Bei dem zuvor beschriebenen Kraftfahrzeug kann eine Stellgröße des Integrationssteuergeräts ein Fahrbefehl des Kraftfahrzeugs sein. Das Steuergerät verarbeitet eine Information, wie schnell das Fahrzeug sich fortbewegen soll.
• Die aus dem Fahrbefehl abgeleitete Stellgröße kann durch die Steuerungslogik umgerechnet werden. Die Umrechnung erfolgt zur Bestimmung eines radindividuellen positiven oder eines radindividuellen negativen Umfangsmoments. Dieser umgerechnete Wert bzw. diese umgerechnete Größe wird dann genutzt, um entweder eine Bremse zu betätigen oder ein Rad zusätzlich anzutreiben.
• Das Umfangsmoment wird in der Steuerungslogik zu einer Aktuatorenansteuerung umgerechnet. Durch die Aktuatorenansteuerung wird eine Radbremse oder ein Radantrieb eingestellt, beeinflusst oder verändert.
• Das Integrationssteuergerät liefert einen gesteigerten Wert, wenn es auch (noch) eine Berechnung eines Soll-Giermoments durchführen kann.
• Vorteilhaft ist es, wenn das Soll-Giermoment durch die Steuerungslogik in eine, vorzugsweise radindividuelle, Antriebsleistung und/oder in ein, vorzugsweise radindividuelles, Bremsmoment umgerechnet wird. Zusätzlich zu den übrigen Stellgrößen geht das Soll-Giermoment in die Berechnung ein.
• Die Steuerungslogik des Integrationssteuergeräts des Kraftfahrzeugs kann zusätzlich eine Komponente fassen, die eine radindividuelle Verteilung der Antriebsleistung bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs berechnet. Die radindividuelle Ansteuerung bzw. Momentenverteilung kann auch für die Unterstützung bei Kurvenfahrten genutzt werden.
• Ist das Steuergerät so gestaltet, dass es nicht nur einen Antrieb regelt, sondern mehrere Antriebsmotoren oder - zumindest - mehrere Antriebe, so können mehrere Berechnungsinstanzen parallel durchgeführt werden. Eine Instanz berechnet die radindividuelle Ansteuerung eines einzelnen Rads. Eine Instanz berechnet die Ansteuerung für alle Räder. Aus den Einzelradansteuerungen wird als ein weiterer Berechnungsschritt die radindividuelle Ansteuerung aller Räder abgeleitet. Mit einem Steuergerät werden sowohl die Ansteuerungen der einzelnen Räder berechnet als auch die Ansteuerung aller angetriebenen Räder gemeinsam.
• Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.
• Die weiter oben stehenden Erläuterungen verdeutlichen, dass es zwar einer Energiequelle in dem Fahrzeug bedarf, wie aber die elektrische Energie gespeichert und zur Verfügung gestellt wird, ist in vielerlei Weisen möglich. Als Energiequelle können Batterien bzw. Akkumulatoren dienen. Als Energiequelle können Brennstoffzellenstapel genutzt werden, z. B. mit einer Wasserstoff- oder einer Methanolversorgung. Als Energiequelle können auch elektrische Generatorsysteme verwendet werden, bei denen z. B. ein Verbrennungsmotor, wie z. B. ein Dieselmotor, einen Generator antreibt, damit letzter elektrische Energie an den oder an die Antriebsmotoren liefert.
• Das Antriebs- und Steuersystem ist in ein- und in zweispurigen Kraftfahrzeugen mit einem elektrischen Fahrantrieb einsetzbar.
• Die zuvor dargestellten Kombinationen und Ausführungsbeispiele lassen sich auch in zahlreichen weiteren Verbindungen und Kombinationen betrachten.
• Vorteilhafterweise werden mehrere Steuergeräte, zumindest zwei Steuergeräte, zu einem Steuergerät zusammengefasst. Der Antriebsstrang wird in Bezug auf seine Komponenten vereinfacht. Zumindest ein Steuergerät wird eingespart. Eine Kommunikation zwischen wenigstens zwei Steuergeräten entfällt. Das Antriebssystem wird einfacher und somit auch günstiger. Aufgrund der Beseitigung von Kommunikationsschnittstellen, weil nicht mehr zwei Steuergeräte „miteinander reden“ müssen, werden funktionale Nachteile, die bei einer Aufteilung auf mehrere Steuergeräte gegeben wären, ausgeräumt.
• Aber auch die Regelung wird verbessert. Aufgrund der Integration der Teilfunktionen „Bremsen“ und „Antreiben“ in einem Integrationssteuergerät wird die Regelgüte verbessert.
• Außerdem entfällt die Signallatenzzeit zwischen Steuergeräten, die zu einem Steuergerät zusammengefasst sind.
• Darüber hinaus kann das Antriebsmoment und das Bremsmoment gleichberechtigt zur Einstellung eines gewünschten Radschlupfes genutzt werden.
• Mithilfe des Integrationssteuergeräts ist es möglich, hydraulisch oder pneumatisch angesteuerte Radbremsen zu betätigen. Zur Vermeidung von übermäßigen Radschlupf kann die Bremskraft radindividuell vergrößert oder verkleinert werden. Dank des Hybridsteuergeräts ist eine unmittelbare Ansteuerung der weiteren Komponenten der Bremsanlage möglich.
• Die Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegende Figur genommen wird, die eine Ausführungsform eines Fahrzeugs in schematischer Darstellung (unter Vernachlässigung zahlreicher Aspekte zur Wahrung eines besseren Überblicks) zeigt.
• Ein Kraftfahrzeug 1 ist mit einer Vorderachse 3 und einer Hinterachse 5 ausgestattet. Eine Bremsanlage 7 ist für ein radindividuelles Bremsen gestaltet. Zwei Elektromotoren 11, 11^I , 11^II , 11^III sind so gestaltet, dass sie zwei Straßenräder 13, 13^I bzw. 13^II , 13^III , d. h. zwei Straßenräder 13, 13^I bzw. 13^II , 13^III an je einer Achse (Vorderachse 3 und Hinterachse 5) also, antreiben können. Das Antriebssystem 9 umfasst also die Elektromotoren 13, 13^I bzw. 13^II , 13^III , die durch das Steuergerät 51 eingestellt und angesteuert werden.
• Wie anhand der Pfeile an einem beispielsweise herausgezeichneten (Straßen-)Rad 13 zu entnehmen ist, kann das radindividuelle Momentensteuerungssystem des Kraftfahrzeugs 1 sowohl das Antriebsmoment M als auch das Bremsmoment B an jedem Rad einzeln einstellen. Als weitere Größe kann der Schlupf S (bei vier Rädern also vier Mal jeweils ein unterschiedlicher Schlupf S₁ , S₂ , S₃ , S₄ ) in die Berechnung in dem Steuergerät 51 eingehen.
• Das eine Steuergerät 51 steuert nicht nur den Antrieb eines Rades 13, 13^I , 13^II , 13^III , sondern aller angetriebenen Räder 13, 13^I , 13^II , 13^III des Kraftfahrzeugs 1. In dem Steuergerät 51 laufen verschiedene Instanzen parallel ab. So ist es möglich, individuelle Berechnungen für Antriebsmoment und für Bremsmoment durchzuführen und ein Gesamtantriebsmoment und ein Gesamtbremsmoment davon abzuleiten und auch einzustellen. Dank der unmittelbaren Verbindung zu den Motoren 11, 11^I , 11^II , 11^III kann das Steuergerät 51 eine unmittelbare Einstellung der Momentenbetriebspunkte an den Rädern 13, 13^I , 13^II , 13^III herbeiführen.
• Bezugszeichenliste

1

(Kraft-) Fahrzeug

3

Vorderachse

5

Hinterachse

7

Bremsanlage, insbesondere Radbremsen

9

Antriebssystem, insbesondere Radantriebe

11, 11I, 11II, 11III

Elektromotor

13, 13I, 13II, 13III

(Straßen-)Rad des Kraftfahrzeugs

51

Steuergerät, wie ein Integrationssteuergerät

M

Antriebsmoment, insbesondere zugeleitetes Antriebsmoment

B

Bremsmoment, insbesondere zugeleitetes Bremsmoment

S, S1, S2, S3, S4

Schlupf, insbesondere Einzelschlupf (pro Rad), wie ein Umfangsschlupf

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102004058025 B4 [0006]
• DE 10316862 A1 [0007]
• DE 102005026874 A1 [0008]
• DE 102019105252 A1 [0009]
• US 10793124 B2 [0009]
• DE 102017103397 A1 [0010]
• DE 102014217214 A1 [0011]
• DE 102017203362 A1 [0011]
• DE 102016202322 B4 [0011]
• WO 2019/166349 A1 [0011]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• Anmelderin: Volkswagen AG; Offenlegungstag: 14.12.2006 [0008]
• Anmelderin: Ford Global Technologies, LLC; Offenlegungstag: 12.09.2019 [0009]
• Anmelderin: Audi AG; Offenlegungstag: 06.09.2018 [0011]
• Inhaberin: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha; Veröffentlichungstag der Patenterteilung: 14.01.2021 [0011]
• Anmelderin: Volkswagen AG; Veröffentlichungsdatum: 06.09.2019 [0011]

Claims (13)

1. Kraftfahrzeug (1), das ein Kraftfahrzeug (1) ohne Verbrennungsmotor ist, das durch wenigstens einen Elektromotor (11, 11^I, 11^II, 11^III) elektromotorisch antreibbar ist, das eine on-board elektrische Energiequelle besitzt, aus der elektrische Energie als Antriebsenergie für den wenigstens einen Elektromotor (11, 11^I, 11^II, 11^III) zur Verfügung stellbar ist, und das mit wenigstens einem Steuergerät (51) ausgestattet ist, das eine Steuerungslogik besitzt, durch die eine radindividuelle Antriebsleistung berechenbar und einstellbar ist, wobei die Steuerungslogik derart gestaltet ist, dass neben einer Berechnung einer Antriebsleistung eine Berechnung einer Bremsmomentenzuteilung (B) in dem Steuergerät (51) ausführbar ist, dadurch gekennzechnet, dass es sich bei dem Steuergerät (51) um ein Integrationssteuergerät handelt, das ein Hybridsteuergerät mit integrierten Treiberstufen ist und dessen Steuerungslogik zur Umrechnung eines als Führungsgröße genutzten Umfangsmoments zu einer Aktuatorenansteuerung über die Treiberstufen gestaltet ist, wobei durch die Aktuatorenansteuerung elektromechanisch aktuierte Radbremsen (7) oder Radantriebe (9) zur Erzeugung eines positiven oder negativen Umfangsmoments als radindividuelles Moment einstellbar sind und wobei das Steuergerät (51) eine radindividuelle Bremsmomentenzuteilung (B) und eine radindividuelle Antriebsmomentenzuteilung (A) ausführen kann.
2. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridsteuergerät wenigstens eine Treiberstufe für eine Ventilansteuerung umfasst oder einen Steuerausgang für mindestens eine der elektromechanisch aktuierten Radbremsen (7) umfasst.
3. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Integrationssteuergerät (51) für eine Ansteuerung von dem wenigstens einen Elektromotor (11, 11^I, 11^I, 11^III) gestaltet ist.
4. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Integrationssteuergerät (51) für die Ansteuerung des Elektromotors (11, 11^I, 11^II, 11^III) durch die Steuerung eines Inverters zur Einstellung eines Betriebspunkts des Elektromotors (11, 11^I, 11^II, 11^III) gestaltet ist.
5. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Integrationssteuergerät (51) einen Messgrößeneingang umfasst, der einen radindividuellen Umfangsschlupf (S, S₁, S₂, S₃, S₄) erfasst, was als Führungsgröße für die Steuerungslogik nutzbar ist.
6. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Integrationssteuergerät (51) einen Messgrößeneingang umfasst, der das Umfangsmoment als radindividuelles Umfangsmoment erfasst, was als Führungsgröße für die Steuerungslogik nutzbar ist.
7. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stellgröße des Integrationssteuergeräts (51) ein Fahrbefehl des Kraftfahrzeugs (1) ist.
8. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Fahrbefehl abgeleitete Stellgröße durch die Steuerungslogik in das radindividuelles positives oder negatives Umfangsmoment umrechenbar ist.
9. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Umfangsmoment in der Steuerungslogik zu einer Aktuatorenansteuerung umrechenbar ist, durch die eine einzige radindividuelle Radbremse oder ein Radantrieb an einem Rad (13, 13^I, 13^II, 13^III) einstellbar ist.
10. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Integrationssteuergerät (51) für eine Berechnung eines Soll-Giermoments gestaltet ist, wobei das Soll-Giermoment durch die Steuerungslogik in eine radindividuelle Antriebsleistung und/oder in ein radindividuelles Bremsmoment (B) umrechenbar ist.
11. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungslogik eine Komponente umfasst, die eine radindividuelle Verteilung der Antriebsleistung bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs (1) bestimmt.
12. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungslogik sowohl eine radindividuelle Ansteuerung aller Räder (13, 13^I, 13^II, 13^III) des Kraftfahrzeugs (1) berechnet als auch Ansteuerungen für jedes der Räder (13, 13^I, 13^II, 13^III) einzeln.
13. Steuergerät (51) mit einer Steuerungslogik für ein Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Steuergerät (51) um ein Integrationssteuergerät (51) handelt, bei dem die Steuerungslogik für eine Berechnung einer Antriebsleistung und für eine Berechnung einer Bremsmomentenzuteilung (B) gestaltet ist, wobei das Steuergerät (51) eine radindividuelle Bremsmomentenzuteilung (B) und eine radindividuelle Antriebsmomentenzuteilung (A) ausführen kann.

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