EP4633993A1 - Verfahren zum transportieren eines zweiten fahrzeugs mittels eines ersten fahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum transportieren eines zweiten fahrzeugs mittels eines ersten fahrzeugs

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Publication number
EP4633993A1
EP4633993A1 EP23817071.6A EP23817071A EP4633993A1 EP 4633993 A1 EP4633993 A1 EP 4633993A1 EP 23817071 A EP23817071 A EP 23817071A EP 4633993 A1 EP4633993 A1 EP 4633993A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
recuperation
battery
combination
vehicles
Prior art date
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Pending
Application number
EP23817071.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Falco Sengebusch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4633993A1 publication Critical patent/EP4633993A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/18—Controlling the braking effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2045—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for optimising the use of energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18109—Braking
    • B60W30/18127—Regenerative braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/60—Navigation input
    • B60L2240/66—Ambient conditions

Definitions

  • the invention relates to a method for transporting a second vehicle by means of a first vehicle with a first control unit, wherein the vehicles are coupled to one another by at least one connection and form a combination and at least the second vehicle comprises an electric drive or an e-axle module and a second control unit.
  • the invention further relates to the use of the method for transporting a second vehicle by means of a first vehicle.
  • DE 101 57 976 A1 relates to a control system for a combination vehicle having a tractor and a vehicle trailer.
  • the control system comprises a computer, a memory accessible to the computer, sensors operatively connected to the computer, output signals from the computer, and at least two brake control units for wheels of the vehicle trailer, wherein the brake control units are connected to the computer and the computer receives input signals from the sensors of the combination vehicle and calculates braking movements to control the movement of the combination vehicle.
  • EP 2 039 577 B2 discloses a combination of a towing device, an electric vehicle and a towing vehicle for towing the electric vehicle.
  • the electric vehicle has a high-voltage line for Supplying power from a storage device to a drive motor via an inverter, a storage device control unit for controlling the storage device, a vehicle control unit for controlling the drive motor and the high-voltage line, a low-voltage line for supplying voltage to the inverter, the storage device control unit and the vehicle control unit, and a communication network for transmitting signals between the vehicle control unit, the inverter and the storage device control unit.
  • the towing device has a connection tool mounted between the electric vehicle and the towing vehicle and transmitting a towing force of the towing vehicle to the electric vehicle, and a communication cable detachably connected to a connection terminal connected to the communication network and a
  • the towing device also has a power supply cable which is detachably connected to a power supply terminal connected to the low-voltage line and connects a current/voltage source arranged in the towing vehicle to the low-voltage line.
  • the towed vehicle is towed for long periods of time and over long distances. This does not involve towing a vehicle that has been involved in an accident or has been damaged, or a vehicle that needs to be removed from a no-parking zone, but rather the targeted transport of an intact vehicle.
  • the towed vehicle either stands with its drive axle on a dolly (“Dolly Tow”) or rolls with all four wheels directly on the road. For this, vehicles with combustion engines must be switched to neutral, which means that the engine and drive axle must be decoupled.
  • the braking system of the towed vehicle is connected mechanically, pneumatically or electrically to the towing vehicle so that the latter can also brake mechanically.
  • a 12-volt electrical system i.e. a low-voltage network of the towed vehicle in some variants with connected to the towing vehicle so that it does not discharge during longer journeys
  • Today's electrically powered vehicles generally do not have a switchable gearbox or a separating clutch on their main drive axle, and the electric motors with permanent magnets that are usually installed cannot easily be towed over long distances. In this case, the electric motor would constantly generate current or voltage without active control, which would lead to electrical or thermal destruction of the entire electric drive after a short period of driving.
  • a method for transporting a second vehicle by means of a first vehicle with a first control unit, wherein the vehicles are coupled to one another by at least one connection and form a combination and at least the second vehicle comprises an electric drive or an e-axle module and a second control unit, and wherein the following method steps are carried out: a) selection of a recuperation strategy for recovering electrical energy in the second vehicle such that electrical consumers are supplied in its low-voltage on-board network and a battery is not discharged or charged; b) support of the first vehicle in acceleration or deceleration phases by appropriate control of the electric drive or the e-axle module of the second vehicle and c) maximization of a deceleration according to method step b) by the second vehicle, taking into account limits of the driving stability of the combination formed from the first vehicle and the second vehicle.
  • the method proposed according to the invention enables the transport of an electric vehicle over long distances in towing mode on four rolling wheels without the need for a separate transport base and without that the electric vehicle could be damaged for the reasons outlined above. It is also ensured that a discharge of, for example, a 12-volt battery in the low-voltage circuit is avoided, all functions are permanently maintained and no additional energy supply from the towing vehicle, ie the first vehicle, is required.
  • a charge level of the battery and consumption in the low-voltage vehicle electrical system are recorded continuously or at specific times and an inverter of the electric drive is controlled accordingly. This allows the recuperation power of the electric drive to be adapted to the consumption occurring in the low-voltage vehicle electrical system or to the charge level of the battery in the low-voltage network.
  • step a) when the battery is discharged, an increase in the power of a DC/DC converter arranged between a high-voltage on-board network and the low-voltage on-board network of the second vehicle is requested, which is obtained from the rolling motion of the second vehicle according to the recuperation strategy.
  • the first and the second vehicle are connected to one another via a wireless communication connection between the first control unit and the second control unit.
  • the method proposed according to the invention enables the selection of a recuperation strategy according to a desired state of charge of the respective traction batteries at the destination of the route.
  • the traction batteries recuperate in equal proportions according to a first recuperation strategy (A) and have first and second increased states of charge at the destination.
  • the limits of the driving stability of the vehicle combination are taken into account on the basis of one or more of the following criteria:
  • the method proposed according to the invention in the event that the first vehicle is driven by an internal combustion engine, electrical energy is recuperated via the second vehicle, which alone decelerates the vehicle combination.
  • the method proposed according to the invention can also be used to decelerate a conventional The vehicle can be achieved by an electrically powered vehicle integrated into a trailer.
  • the first vehicle and the second vehicle or their control units are coupled to one another via a wireless communication connection, via which information regarding the time and strength of the recuperation is transmitted to the second vehicle.
  • a controlled emergency braking of the second vehicle can advantageously be initiated if the connection between the first and second vehicle is interrupted. If the second vehicle is equipped with at least one driver assistance system, it can be controlled and navigated to the edge of the road to avoid endangering other road users. This represents a further safety gain that can be achieved with the method proposed according to the invention.
  • the traction battery of the second vehicle can be charged with adjustable power, wherein the recuperation power can be adjusted depending on a length of the planned route, its gradient and a maximum permissible load for the first vehicle.
  • the invention relates to the use of the method for transporting a second vehicle by means of a first vehicle, wherein at least one of the vehicles comprises a traction battery and an electric drive or an e-axle module.
  • the solution proposed according to the invention makes it possible to move an electric vehicle over long distances with four rolling wheels behind a first towing vehicle in tow mode, i.e. without having to use a trailer or the like.
  • An electrical or thermal overload can be avoided by using the A battery arranged in the low-voltage circuit of the second vehicle, in this case the electric vehicle, does not discharge but is fed in an adjustable manner by recuperative operation of the electric drive unit, so that all functions are permanently maintained and no additional energy supply from the towing vehicle, ie the first vehicle, is required.
  • the method proposed according to the invention can ensure that no additional load is placed on the first vehicle, i.e. the towing vehicle, which results in lower consumption and less wear on its brakes. Furthermore, such a combination can be significantly more easily driven, since the additional weight in the form of the towed vehicle is not noticeable or only insignificantly noticeable.
  • freely controllable braking of the second vehicle can also be achieved in the event of an unintentional uncoupling.
  • the method proposed according to the invention offers the possibility, for example, of conditioning the second, i.e. the towed vehicle, so that it is fully loaded at the destination and can, for example, drive directly into an environmental zone that may exist there, i.e. is immediately ready for use.
  • Figure 1 A combination of a first towing vehicle and a second towed vehicle, which is an electrically powered vehicle, the two vehicles being coupled to each other via a connection,
  • Figure 2 a combination of two vehicles, which are electric vehicles and are mechanically coupled to each other via the connection,
  • Figures 3 and 3.1 show an altitude or route profile and the charge levels of the traction batteries of two vehicles coupled together according to Figure 2, preferably electrically powered vehicles, depending on the selected recuperation strategies, and
  • Figure 4 shows a combination of a first vehicle with an internal combustion engine and a second vehicle coupled to it, which is an electric vehicle.
  • Figure 1 shows a schematic view of a trailer 21 comprising a first vehicle 10, which represents the towing vehicle, and a second vehicle 20, which represents the towed vehicle.
  • the two Vehicles 10, 20 form said combination 21 and are coupled to one another, for example via a connection 26, which can be designed as a mechanical connection.
  • the first vehicle 10 comprises a first control unit 22 (VCU, Vehicle Control Unit).
  • the combination 21 is moved in a direction of travel 24 that is predetermined by the first vehicle 10.
  • the second vehicle 20, which is coupled to the first vehicle 10 via the connection 26, has a second control unit 28 (VCU, Vehicle Control Unit).
  • the illustration in Figure 1 also shows that the second vehicle 20 has an electric drive 30 that includes an electric machine 32 and an inverter 34.
  • a high-voltage battery (not shown in more detail) is also present in the second vehicle 20, which is part of a high-voltage on-board network 36 into which the electric machine 32 and the inverter 34 are integrated.
  • the second vehicle 20 includes a DC/DC converter 38, which separates said high-voltage electrical system 36 from another, namely a low-voltage electrical system 40, which is typically operated at a voltage level of 12 volts.
  • the low-voltage electrical system 40 contains at least one battery 42, which is operated at a voltage level of 12 volts, while the high-voltage electrical system 36 of the second vehicle 20 has a voltage of approximately 400 volts.
  • a positive pole of the battery 42 is designated with reference numeral 44, while the negative pole is designated with reference numeral 46.
  • the second vehicle 20 remains with its four wheels on the road so that kinetic energy can be converted into electrical energy via the electric drive 30.
  • This electrical energy obtained by recuperation can be fed into the battery 42 of the low-voltage on-board network 40 and supply other consumers integrated in the low-voltage on-board network 40 with electrical energy. Accordingly, a separate supply of the second vehicle 20 by the first vehicle 10, for example via the connection 26, is not necessary since the second vehicle 20 is essentially self-sufficient in terms of its energy supply.
  • the second control unit 28 of the second vehicle 20 can control the amount of energy to be recuperated in such a way that the needs of the low-voltage on-board network 40 are met and the battery 42 (12 volts) provided in it also reaches a desired charge level, typically being fully charged. For this purpose, the charge level of the battery 42 and the On-board network consumption, ie the consumption in the low-voltage on-board network 40, is continuously recorded and the inverter 34 of the electric drive 30 is controlled accordingly.
  • the illustration according to Figure 2 shows a combination 21 in which the first vehicle 10 moving in the direction of travel 24 has a first traction battery 50 and an electric axle module 52.
  • the first vehicle 10 is coupled to the second vehicle 20, which is also an electrically powered vehicle, via said connection 26.
  • the second vehicle 20 of the combination 21 comprises a second traction battery 54 and an electric axle module 56.
  • the E-axle module 52, 56 is understood to mean a combination of several components, wherein the components are an electric machine 32, an inverter 34 and, if appropriate, a single- or multi-stage transmission.
  • recuperation strategies 74 can be implemented on the basis of a downhill journey 60.
  • a decision can be made as to which recuperation strategy 74 the recuperation power should be divided up between the two vehicles 10, 20 according to Figure 2 in order to achieve a desired charge state at the end of the journey, i.e. when the destination 68 is reached.
  • recuperation strategies 76 (A), 86 (B) and 92 (C) are explained below on the basis of Figures 3 and 3.1.
  • the starting point is a start 66 of the downhill journey 60, in which the traction batteries 50, 54 of the first vehicle 10 and the second vehicle 20, respectively, according to the illustration in Figure 2, each have identical charge levels 70, 72. These can be 50% each at the start 66 of the downhill journey 60, for example.
  • a first recuperation strategy 76 (A)
  • recuperation takes place in both vehicles 10, 20 in equal parts, so that the respective traction batteries 50, 54 of both vehicles 10, 20 are each charged by an identical proportion 78, 80 when the destination 68 of the downhill journey 60 is reached and an increased state of charge 82, 84 is established in both traction batteries 50, 54 according to the first recuperation strategy 76.
  • the respective proportions 78, 80 that were gained by the first recuperation strategy 76 are identical, as can be seen in the comparison in Figure 3.1.
  • a second recuperation strategy 86 (B) is selected during the downhill journey 60, the first vehicle 10 recuperates a higher power, whereas the second vehicle 20 does not recuperate as shown in Figure 2.
  • the first traction battery 50 of the first vehicle 10 is significantly more charged at the end of the journey, i.e. when the destination 68 is reached, whereas the second traction battery 54 of the second vehicle 20 has an identical charge level compared to the start of the journey or is somewhat more depleted due to the possible self-consumption of the second vehicle 20.
  • the second recuperation strategy 86 (B) is selected, for example, if the second vehicle 20 either has a defect or is not supposed to continue driving alone at the end of the journey anyway, but is going to a workshop.
  • third recuperation strategy 92 (C) is also possible, according to which, for example, during the downhill journey 60, the second, towed vehicle 20 recuperates, whereas the towing, first vehicle 10 does not recuperate.
  • the first traction battery 50 of the first vehicle 10 is emptier, i.e. has a lower state of charge, compared to that at the start of the downhill journey 60, whereas the second traction battery 54 of the second vehicle 20 has a state of charge 96 "almost fully charged".
  • the second vehicle 20 could therefore be moved on immediately upon reaching the destination 68, for example drive into an environmental zone with the second traction battery 54 almost fully charged and continue to be used there.
  • the illustration according to Figure 4 shows a combination 21 in which the first vehicle 10 is driven by an internal combustion engine 102, whereas the second, towed vehicle 20 is an electrically driven Vehicle which comprises an electric axle module 52 and a traction battery 50.
  • the two vehicles 10, 20 of the combination 21 shown in Figure 4 are connected to one another via the connection 26.
  • a wireless communication connection 100 between the two vehicles 10, 20 ensures that information or data transmission can be guaranteed between the two control units 22, 28 of the two coupled vehicles 10, 20 which form the combination 21.
  • the first vehicle 10 of the combination 21 according to Figure 4 has no recuperation option, since it is powered by the internal combustion engine 102.
  • recuperation takes place exclusively via the second vehicle 20.
  • the second vehicle 20 not only supports the braking process proportionally, but is in particular solely responsible for the deceleration of the combination 21 as shown in Figure 4. This allows greater energy efficiency to be achieved, since the towing vehicle, i.e. the first vehicle 10, does not recuperate.
  • the deceleration applied by the towed vehicle, i.e. the second vehicle 20, is maximized in this, taking into account possible limits of the driving stability of the vehicle-trailer combination 21.
  • the recuperation which causes the deceleration of the second vehicle 20 depends on the crosswind acting on the vehicle-trailer combination 21, on strong steering movements of the first vehicle 10 or on the condition or the coefficient of friction of the road surface on which the vehicle-trailer combination 21 is traveling.
  • the maximum deceleration that can be set by the second vehicle 20 is limited by strong positive or negative gradients and by the maximum load or tractive force that can be applied by the first vehicle 10 that moves the vehicle-trailer combination 21.
  • the second vehicle 20 which is usually the electrically powered vehicle within the vehicle combination 21
  • its electric drive 30 can be regulated in such a way that no electrical or thermal overload occurs during the transport process. Just enough electrical energy is recuperated so that the 12-volt consumers in the low-voltage electrical system 40 of the second vehicle 20 can be permanently supplied and the battery 42 does not discharge or can even be charged.
  • the control of the electric drive 30 is set in such a way that it supports the first vehicle 10 during acceleration or braking, and therefore behaves in such a way that no extra loads occur for the first vehicle 10 during deceleration or acceleration.
  • the solution proposed according to the invention can also ensure that if the connection 26 between the first vehicle 10 and the second vehicle 20 is interrupted, the electric drive 30 of the second vehicle 20 comes to a standstill.
  • the second traction battery 54 of the second vehicle 20 can be fully charged through permanent recuperation.
  • the cooling system is controlled in such a way that any heat losses that occur in the inverter 34 and the electric machine 32 are dissipated in order to prevent heating.
  • the low-voltage electrical system 40 with the battery 42 (12 volts) shown in Figure 1 is monitored by means of a battery sensor so that the current flow from or into the battery 42 is known.
  • a battery sensor so that the current flow from or into the battery 42 is known.
  • an increase in the power of the DC/DC converter 38 which is located between the high-voltage electrical system 36 and the low-voltage electrical system 40 of the second vehicle 20, is requested via a communication connection 100, for example via a CAN bus.
  • the power is not taken from the high-voltage battery, but is obtained directly through appropriate recuperation from the rolling motion of the second vehicle 20.
  • the electric drive 30 or the E-axle module 56 of the towed second vehicle 20 is controlled in such a way that it supports acceleration or braking processes of the first vehicle 10.
  • the second vehicle 20 is connected to the first towing vehicle 10 via a wireless communication connection 100, so that the second vehicle 20 can determine whether the first vehicle 10 is currently accelerating or decelerating.
  • the current operating point of the electric drive 30 can be transmitted via the communication connection 100.
  • the second vehicle 20 When the second vehicle 20 hits the coupling, the path of the moving element or a force is detected and converted into an electrical signal.
  • the second vehicle 20 uses the received signal in such a way that it supports the first vehicle 10 and also accelerates or brakes it, thereby automatically reducing the control signal again.
  • the method proposed according to the invention can advantageously be used to regulate the electric drive 30 of the second vehicle 20 in such a way that it recuperates strongly over the entire route 64 and thus charges a high-voltage battery accordingly according to an adjustable power consumption.
  • Setting parameters for the electrical power consumed can be the length of the planned route 64, the gradient, i.e. the height profile 62, and a maximum load for the first vehicle 10 in order to achieve an optimal charge in each case.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Transportieren eines zweiten Fahrzeugs (20) mittels eines ersten Fahrzeugs (10), welches eine erste Steuerungseinheit (22) aufweist, die beiden Fahrzeuge (10, 20) durch mindestens eine Verbindung (26) miteinander gekoppelt sind und ein Gespann (21) bilden. Zumindest das zweite Fahrzeug (20) umfasst einen elektrischen Antrieb (30) oder ein E-Achsen-Modul (56) sowie eine zweite Steuereinheit (28). Verfahrensgemäß erfolgt gemäß a) die Auswahl einer Rekuperationsstrategie (74) zur Rückgewinnung elektrischer Energie im zweiten Fahrzeug (20) derart, dass in dessen Niedervoltbordnetz (40) eingebundene elektrische Verbraucher versorgt werden und eine Batterie (42) nicht entlädt oder aufgeladen wird; b) eine Unterstützung des ersten Fahrzeugs (10) in Beschleunigungs- oder Verzögerungsphasen durch entsprechende Ansteuerung des elektrischen Antriebs (30) oder des E-Achsen-Moduls (56) des zweiten Fahrzeugs (20) erfolgt; c) eine Maximierung der Verzögerung gemäß Verfahrensschritt b) durch das zweite Fahrzeug (20) unter Berücksichtigung von Grenzen der Fahrstabilität des aus dem ersten Fahrzeug (10) und dem zweiten Fahrzeug (20) gebildeten Gespanns (21) erfolgt.

Description

Verfahren zum Transportieren eines zweiten Fahrzeugs mittels eines ersten Fahrzeugs
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Transportieren eines zweiten Fahrzeugs mittels eines ersten Fahrzeugs mit einer ersten Steuerungseinheit, wobei die Fahrzeuge durch mindestens eine Verbindung miteinander gekoppelt sind und ein Gespann bilden und zumindest das zweite Fahrzeug einen elektrischen Antrieb oder ein E-Achsen-Modul sowie eine zweite Steuereinheit umfasst. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens zum Transport eines zweiten Fahrzeugs mittels eines ersten Fahrzeugs.
Stand der Technik
DE 101 57 976 A1 betrifft ein Steuersystem für ein Kombinationsfahrzeug, welches eine Zugmaschine und einen Fahrzeuganhänger aufweist. Das Steuersystem weist einen Computer, einen Speicher, auf den der Computer zugreifen kann, Sensoren, die mit dem Computer betriebsmäßig verbunden sind, Ausgangssignale des Computers, und zumindest zwei Bremsensteuereinheiten für Räder des Fahrzeuganhängers auf, wobei die Bremsensteuereinheiten in Verbindung mit dem Computer stehen und der Computer Eingangssignale von den Sensoren des Kombinationsfahrzeugs empfängt und Bremsbewegungen berechnet, um die Bewegung des Kombinationsfahrzeugs zu steuern.
EP 2 039 577 B2 offenbart eine Kombination aus einer Abschleppvorrichtung, einem Elektrofahrzeug und einem Abschleppfahrzeug zum Abschleppen des Elektrofahrzeugs. Das Elektrofahrzeug weist eine Hochspannungsleitung zur Zuführung von Leistungen von einer Speichervorrichtung über einen Inverter zu einem Antriebsmotor, eine Speichervorrichtungssteuerungseinheit zum Steuern der Speichervorrichtung, eine Fahrzeugsteuerungseinheit zum Steuern des Antriebsmotors und der Hochspannungsleitung, eine Niederspannungsleitung zum Zuführen von Spannung zum Inverter, zur Speichervorrichtungssteuerungseinheit und zur Fahrzeugsteuerungseinheit und ein Kommunikationsnetzwerk zum Übertragen von Signalen zwischen der Fahrzeugsteuerungseinheit, dem Inverter und der Speichervorrichtungssteuerungseinheit auf. Die Abschleppvorrichtung weist ein Verbindungswerkzeug, das zwischen dem Elektrofahrzeug und dem Abschleppfahrzeug montiert ist und eine Abschleppkraft des Abschleppfahrzeugs zum Elektrofahrzeug überträgt, und ein Kommunikationskabel auf, das mit einem mit dem Kommunikationsnetzwerk verbundenen Verbindungsanschluss lösbar verbunden ist und eine im Abschleppfahrzeug angeordnete
Antriebsmotorpriorisierungssteuerungseinheit mit der Fahrzeugsteuerungseinheit verbindet. Die Abschleppvorrichtung weist zudem ein Stromversorgungskabel auf, das mit einem mit der Niederspannungsleitung verbundenen Stromversorgungsanschluss lösbar verbunden ist und eine im Abschleppfahrzeug angeordnete Strom-/Spannungsquelle mit der Niederspannungsleitung verbindet.
Ein besonders in den USA anzutreffender Anwendungsfall beim Transportieren oder Abschleppen von Fahrzeugen ist das Mitführen eines Fahrzeugs, beispielsweise hinter einem Wohnmobil. Dabei wird das gezogene Fahrzeug über lange Zeit und weite Strecken mitgeführt. Es handelt sich demnach nicht um das Abschleppen eines verunfallten oder beschädigten Fahrzeugs oder eines aus einem Halteverbot zu entfernenden Fahrzeugs, sondern um den gezielten Transport eines intakten Fahrzeugs. Das gezogene Fahrzeug steht dabei entweder mit seiner Antriebsachse auf einem Rollgestell C.Dolly Tow“) oder aber rollt mit allen vier Rädern direkt auf der Straße. Dafür muss bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor das Fahrzeug in den Leerlauf geschaltet werden, demnach eine Entkopplung von Motor und Antriebsachse vorgenommen werden. Zudem wird das Bremssystem des gezogenen Fahrzeugs noch mechanisch, pneumatisch oder elektrisch mit dem Zugfahrzeug verbunden, damit dieses mechanisch mitbremsen kann. Schließlich wird ein 12-Volt-Bordnetz, demnach ein Niederspannungsnetz des gezogenen Fahrzeugs in einigen Varianten mit dem ziehenden Fahrzeug verbunden, damit sich dieses bei länger andauernder Fahrt nicht entlädt
Bei heutigen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen weisen diese in der Regel an ihrer Hauptantriebsachse kein schaltbares Getriebe und auch keine Trennkupplung auf und können bei den in der Regel verbauten Elektromotoren mit Permanentmagneten nicht ohne weiteres über eine längere Strecke abgeschleppt werden. Der Elektromotor würde in diesem Fall ohne aktive Regelung permanent Strom beziehungsweise Spannung generieren, was nach kurzer Fahrdauer zu einer elektrischen oder thermischen Zerstörung des gesamten elektrischen Antriebs führen würde.
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Transportieren eines zweiten Fahrzeugs mittels eines ersten Fahrzeugs mit einer ersten Steuereinheit vorgeschlagen, wobei die Fahrzeuge durch mindestens eine Verbindung miteinander gekoppelt sind und ein Gespann bilden und zumindest das zweite Fahrzeug einen elektrischen Antrieb oder ein E-Achsen-Modul und eine zweite Steuereinheit umfasst, und wobei folgende Verfahrensschritte durchlaufen werden: a) Auswahl einer Rekuperationsstrategie zur Rückgewinnung elektrischer Energie im zweiten Fahrzeug derart, dass in dessen Niedervoltbordnetz elektrische Verbraucher versorgt werden und eine Batterie nicht entlädt oder aufgeladen wird; b) Unterstützung des ersten Fahrzeugs in Beschleunigungs- oder Verzögerungsphasen durch entsprechende Ansteuerung des elektrischen Antriebs oder des E-Achsen-Moduls des zweiten Fahrzeugs und c) Maximierung einer Verzögerung gemäß Verfahrensschritt b) durch das zweite Fahrzeug unter Berücksichtigung von Grenzen der Fahrstabilität des aus dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug gebildeten Gespanns.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren ermöglicht den Transport eines Elektrofahrzeugs über lange Strecken im Abschleppmodus auf vier rollenden Rädern, ohne dass ein separater Transportuntersatz erforderlich wäre und ohne dass das Elektrofahrzeug aus den obenstehend dargelegten Gründen Schaden nehmen könnte. Zudem ist sichergestellt, dass eine Entladung beispielsweise einer 12 -Volt- Batterie im Niedervoltkreis vermieden wird, sämtliche Funktionen dauerhaft erhalten bleiben und keine zusätzliche Energieversorgung aus dem ziehenden Fahrzeug, d. h. dem ersten Fahrzeug benötigt wird.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird gemäß Verfahrensschritt a) ein Ladezustand der Batterie sowie ein Verbrauch im Niedervoltbordnetz kontinuierlich oder zu bestimmten Zeitpunkten erfasst und ein Inverter des elektrischen Antriebs dementsprechend angesteuert. Dadurch kann die Rekuperationsleistung des elektrischen Antriebs an den sich im Niedervoltbordnetz einstellenden Verbrauch beziehungsweise an den Ladezustand der im Niedervoltnetz vorhandenen Batterie angepasst werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird gemäß Verfahrensschritt a) bei Entladung der Batterie eine Erhöhung der Leistung eines zwischen einem Hochvoltbordnetz und dem Niedervoltbordnetz des zweiten Fahrzeugs angeordneten DC/DC-Wandlers angefordert, welche gemäß der Rekuperationsstrategie aus der Rollbewegung des zweiten Fahrzeugs gewonnen wird.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren werden das erste und das zweite Fahrzeug über eine drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen der ersten Steuereinheit und der zweiten Steuereinheit miteinander verbunden.
Somit besteht während der Fahrt der Daten- beziehungsweise Informationsaustausch zwischen den beiden das Gespann bildenden Fahrzeugen.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird für den Fall, dass beide Fahrzeuge mit E-Achsen-Modul sowie Traktionsbatterien ausgerüstet sind, entsprechend einem Höhenprofil einer Fahrstrecke entschieden, nach welcher Rekuperationsstrategie eine Rückgewinnung elektrischer Energie und deren Einspeisung in die Traktionsbatterien vorgenommen wird. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die Auswahl einer Rekuperationsstrategie nach Maßgabe eines am Ziel der Fahrstrecke gewünschten Ladezustands der jeweiligen Traktionsbatterien.
Gemäß dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren rekuperieren gemäß einer ersten Rekuperationsstrategie (A) die Traktionsbatterien zu gleichen Anteilen und weisen am Ziel jeweils erste und zweite erhöhte Ladezustände auf.
Alternativ kann beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren gemäß einer zweiten Rekuperationsstrategie (B) erreicht werden, dass nur das erste Fahrzeug elektrische Energie rekuperiert und dessen Traktionsbatterie einen Ladezustand „nahezu vollständig geladen“ bei Erreichen des Ziels annimmt.
Schließlich besteht beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren die Möglichkeit, gemäß einer anzuwendenden dritten Rekuperationsstrategie (C) die Möglichkeit, dass nur das zweite Fahrzeug elektrische Energie rekuperiert und dessen Traktionsbatterie einen Ladezustand „nahezu vollständig geladen“ annimmt.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren erfolgt gemäß Verfahrensschritt c) die Berücksichtigung der Grenzen der Fahrstabilität des Gespanns anhand eines oder mehrerer nachfolgend aufgeführter Kriterien:
Auf das Gespann einwirkender Seitenwind,
Steigung oder Gefälle der Fahrstrecke,
Reibwert der Fahrbahndecke,
Lenkbewegung des ersten Fahrzeugs,
Seitliche Neigung der Fahrzeuge,
Relativbewegung der beiden Fahrzeuge zueinander,
Detektion von Schwingungen/Aufschaukeln.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird für den Fall, dass das erste Fahrzeug durch eine Verbrennungskraftmaschine angetrieben ist, eine Rekuperation elektrischer Energie über das zweite Fahrzeug vorgenommen, welches alleinig die Verzögerung des Gespanns vornimmt. Somit kann durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren auch eine Verzögerung eines konventionellen Fahrzeugs durch ein in ein Gespann eingebundenes, elektrisch angetriebenes Fahrzeug erreicht werden.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens werden das erste Fahrzeug und das zweite Fahrzeug beziehungsweise deren Steuergeräte über eine drahtlose Kommunikationsverbindung miteinander gekoppelt, über welche Informationen bezüglich des Zeitpunkts und der Stärke der Rekuperation an das zweite Fahrzeug übermittelt werden.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann in vorteilhafter Weise bei Unterbrechung der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Fahrzeug eine kontrollierte Notbremsung des zweiten Fahrzeugs eingeleitet werden. Ist dieses mit mindestens einem Fahrassistenzsystem ausgestattet, so kann dessen kontrollierte Navigation an den Fahrbahnrand, zur Vermeidung der Gefährdung der übrigen Verkehrsteilnehmer, vorgenommen werden. Dies stellt einen weiteren, durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren erreichbaren Sicherheitsgewinn dar.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann die Traktionsbatterie des zweiten Fahrzeugs mit einstellbarer Leistung aufgeladen werden, wobei die Rekuperationsleistung abhängig von einer Länge der geplanten Fahrstrecke, deren Steigungsverlauf und einer maximal zulässigen Belastung für das erste Fahrzeug eingestellt werden kann.
Schließlich bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens zum Transport eines zweiten Fahrzeugs mittels eines ersten Fahrzeugs, wobei mindestens eines der Fahrzeuge eine Traktionsbatterie und einen elektrischen Antrieb oder ein E-Achsen-Modul umfasst.
Vorteile der Erfindung
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann erreicht werden, dass im Abschleppmodus (Tow Mode) ein Elektrofahrzeug über lange Strecken mit vier rollenden Rädern, d. h. ohne einen Aufleger oder dergleichen bemühen zu müssen, hinter einem ersten, ziehenden Fahrzeug bewegt werden kann. Eine elektrische oder thermische Überlastung kann durch die Anwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens vermieden werden. Eine im zweiten Fahrzeug, in diesem Fall dem Elektrofahrzeug, in dessen Niedervoltkreis angeordnete Batterie entlädt sich nicht, sondern wird durch rekuperativen Betrieb der elektrischen Antriebseinheit entsprechend einstellbar gespeist, so dass sämtliche Funktionen dauerhaft erhalten bleiben und keine zusätzliche Energieversorgung aus dem ziehenden, d. h. dem ersten Fahrzeug, erforderlich ist.
Des Weiteren kann durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren erreicht werden, dass keine zusätzliche Belastung für das erste, d. h. das ziehende Fahrzeug auftritt, demzufolge sich ein geringerer Verbrauch und ein geringerer Verschleiß an dessen Bremsen einstellt. Des Weiteren kann eine deutlich bessere Fahrbarkeit eines derartigen Gespanns erreicht werden, da das zusätzliche Gewicht in Gestalt des gezogenen Fahrzeugs sich nicht oder nur unwesentlich bemerkbar macht.
Durch den Einsatz des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens kann ferner ein frei regelbares Abbremsen des zweiten Fahrzeugs im Fall einer unbeabsichtigten Abkopplung erreicht werden. Zudem bietet das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren beispielsweise die Möglichkeit, das zweite, also das gezogene Fahrzeug so zu konditionieren, dass dieses am Zielort fertig geladen ist und beispielsweise direkt in eine gegebenenfalls dort vorhandene Umweltzone einfahren kann, d. h. sofort einsatzfähig ist.
Die Berücksichtigung der Kriterien zur Erhöhung der Fahrstabilität oder ein Vermeiden eines Aufschaukelns zwischen Zugfahrzeug und gezogenem Fahrzeug kann im Rahmen einer dynamischen Regelung zu einer wesentlichen Verbesserung der Fahrstabilität eines Gespanns führen. Des Weiteren kann dessen Energieeffizienz erhöht werden, wenn das ziehende Fahrzeug nicht rekuperieren kann, so zum Beispiel, wenn dieses ein konventionelles Fahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine ist. In diesem Fall wird jegliche auf elektrischem Weg generierte Verzögerung im gezogenen, elektrisch betriebenen Fahrzeug vorgenommen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 Ein Gespann aus einem ersten ziehenden Fahrzeug sowie einem zweiten, gezogenen Fahrzeug, bei dem es sich um ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug handelt, wobei die beiden Fahrzeuge über eine Verbindung miteinander gekoppelt sind,
Figur 2 ein Gespann zweier Fahrzeuge, welche Elektrofahrzeuge sind und über die Verbindung mechanisch miteinander gekoppelt sind,
Figuren 3 und 3.1 ein Höhen- beziehungsweise Fahrstreckenprofil und sich entsprechend von ausgewählten Rekuperationsstrategien einstellende Ladezustände an den Traktionsbatterien zweier gemäß Figur 2 miteinander gekoppelter Fahrzeuge, bevorzugt elektrisch angetriebener Fahrzeuge, und
Figur 4 ein Gespann aus einem ersten Fahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine und einem mit diesem gekoppelten zweiten Fahrzeug, welches ein Elektrofahrzeug ist.
Ausführungsformen der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
Figur 1 ist in schematischer Weise ein Gespann 21 zu entnehmen, welches ein erstes Fahrzeug 10 umfasst, welches das ziehende Fahrzeug darstellt, sowie ein zweites Fahrzeug 20 zeigt, welches das gezogene Fahrzeug darstellt. Die beiden Fahrzeuge 10, 20 bilden besagtes Gespann 21 und sind beispielsweise über eine Verbindung 26, welche als mechanische Verbindung ausgebildet sein kann, miteinander gekoppelt Das erste Fahrzeug 10 umfasst eine erste Steuereinheit 22 (VCU, Vehicle Control Unit). Das Gespann 21 wird in eine Fahrtrichtung 24 bewegt, die durch das erste Fahrzeug 10 vorgegeben wird. Das zweite Fahrzeug 20, welches über die Verbindung 26 mit dem ersten Fahrzeug 10 gekoppelt ist, weist eine zweite Steuereinheit 28 (VCU, Vehicle Control Unit) auf. Aus der Darstellung gemäß Figur 1 geht des Weiteren hervor, dass das zweite Fahrzeug 20 einen elektrischen Antrieb 30 aufweist, der eine elektrische Maschine 32 und einen Inverter 34 umfasst. Daneben ist auch eine nicht näher dargestellte Hochvoltbatterie im zweiten Fahrzeug 20 vorhanden, die Teil eines Hochvoltbordnetzes 36 ist, in welches die elektrische Maschine 32 sowie der Inverter 34 eingebunden sind. Darüber hinaus umfasst das zweite Fahrzeug 20 einen DC/DC-Wandler 38, der besagtes Hochvoltbordnetz 36 von einem weiteren, nämlich einem Niedervoltbordnetz 40, welches typischerweise auf einem Spannungsniveau von 12 Volt betrieben wird, trennt. Im Niedervoltbordnetz 40 ist mindestens eine Batterie 42 vorhanden, die auf einem Spannungsniveau von 12 Volt betrieben wird, während im Hochvoltbordnetz 36 des zweiten Fahrzeugs 20 eine Spannung von ca. 400 Volt herrscht. Ein Pluspol der Batterie 42 ist mit Bezugszeichen 44 bezeichnet, während der Minuspol mit Bezugszeichen 46 bezeichnet ist.
Wird das Gespann 21 gemäß der Darstellung in Figur 1 durch das erste Fahrzeug 10 in Fahrtrichtung 24 bewegt, so verbleibt das zweite Fahrzeug 20 mit seinen vier Rädern auf der Fahrbahn, so dass über den elektrischen Antrieb 30 Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Diese auf rekuperativem Wege gewonnene elektrische Energie kann in die Batterie 42 des Niedervoltbordnetzes 40 eingespeist werden und weitere im Niedervoltbordnetz 40 eingebundene Verbraucher mit elektrischer Energie versorgen. Demnach ist eine separate Versorgung des zweiten Fahrzeugs 20 durch das erste Fahrzeug 10 beispielsweise über die Verbindung 26 nicht erforderlich, da das zweite Fahrzeug 20 hinsichtlich seiner Energieversorgung im Wesentlichen autark ist. Die zweite Steuereinheit 28 des zweiten Fahrzeugs 20 kann die Menge an zu rekuperierender Energie derart steuern, dass der Bedarf des Niedervoltbordnetzes 40 gedeckt wird und auch die in diesem vorgesehene Batterie 42 (12 Volt) einen gewünschten Ladezustand erreicht, typischerweise vollständig geladen wird. Dazu wird der Ladezustand der Batterie 42 sowie der Bordnetzverbrauch, d. h. der Verbrauch im Niedervoltbordnetz 40, kontinuierlich erfasst und der Inverter 34 des elektrischen Antriebs 30 dementsprechend angesteuert.
Der Darstellung gemäß Figur 2 ist ein Gespann 21 zu entnehmen, bei welchem das sich in Fahrtrichtung 24 bewegende erste Fahrzeug 10 eine erste Traktionsbatterie 50 sowie ein E-Achsen-Modul 52 aufweist. Das erste Fahrzeug 10 ist mit dem zweiten Fahrzeug 20, welches ebenfalls ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug darstellt, über besagte Verbindung 26 gekoppelt. Das zweite Fahrzeug 20 des Gespanns 21 umfasst eine zweite Traktionsbatterie 54 sowie ein E-Achsen-Modul 56.
Im vorstehenden Zusammenhang ist unter E-Achsen-Modul 52, 56 eine Kombination mehrerer Komponenten zu verstehen, wobei es sich bei den Komponenten um eine elektrische Maschine 32, einen Inverter 34 sowie gegebenenfalls um ein ein- oder mehrstufiges Getriebe handelt.
Das Gespann 21 , das erste und das zweite Fahrzeug 10, 20 umfassend, weist demnach jeweils Traktionsbatterien 50, 54 auf, so dass beide Fahrzeuge 10, 20 erhebliche Leistungen zu rekuperieren in der Lage sind.
Wie aus den Darstellungen gemäß den Figuren 3 und 3.1 ersichtlich, lassen sich anhand einer Bergabfahrt 60 verschiedene Rekuperationsstrategien 74 durchführen. Bei einer längeren Bergabfahrt 60, wie sie in Figur 3 schematisch angedeutet ist und welche an einem Ziel 68 endet, kann entschieden werden, nach welcher Rekuperationsstrategie 74 bei den beiden Fahrzeugen 10, 20 gemäß Figur 2 die Rekuperationsleistung aufgeteilt werden soll, um am Ende der Fahrt, d. h. bei Erreichen des Ziels 68, einen gewünschten Ladezustand zu erreichen. Anhand der Figuren 3 und 3.1 werden im Folgenden verschiedene Rekuperationsstrategien 76 (A), 86 (B) und 92 (C) erläutert.
Ausgangspunkt ist gemäß der Darstellung in Figur 3 ein Beginn 66 der Bergabfahrt 60, bei welchem die Traktionsbatterien 50, 54 des ersten Fahrzeugs 10 beziehungsweise des zweiten Fahrzeugs 20 gemäß der Darstellung in Figur 2 jeweils identische Ladezustände 70, 72 aufweisen. Diese können zu Beginn 66 der Bergabfahrt 60 beispielsweise jeweils 50 % betragen. Bei Implementierung einer ersten Rekuperationsstrategie 76 (A) erfolgt während der Bergabfahrt 60 bis zum Erreichen des Ziels 68 eine Rekuperation in beiden Fahrzeugen 10, 20 zu gleichen Teilen, so dass die jeweiligen Traktionsbatterien 50, 54 beider Fahrzeuge 10, 20 bei Erreichen des Ziels 68 der Bergabfahrt 60 um jeweils einen identischen Anteil 78, 80 erhöht aufgeladen sind und sich bei beiden Traktionsbatterien 50, 54 gemäß der ersten Rekuperationsstrategie 76 ein erhöhter Ladezustand 82, 84 einstellt. Die jeweiligen Anteile 78, 80, die durch die erste Rekuperationsstrategie 76 gewonnen wurden, sind identisch, wie in der Gegenüberstellung aus Figur 3.1 hervorgeht.
Wird hingegen während der Bergabfahrt 60 eine zweite Rekuperationsstrategie 86 (B) gewählt, so rekuperiert das erste Fahrzeug 10 eine höhere Leistung, wohingegen das zweite Fahrzeug 20 gemäß der Darstellung in Figur 2 nicht rekuperiert. Dadurch ist die erste Traktionsbatterie 50 des ersten Fahrzeugs 10 am Ende der Fahrt, d. h. bei Erreichen des Ziels 68 deutlich mehr geladen, wohingegen die zweite Traktionsbatterie 54 des zweiten Fahrzeugs 20 einen im Vergleich zum Beginn der Fahrt identischen Ladezustand aufweist oder durch den möglichen Eigenverbrauch des zweiten Fahrzeugs 20 etwas erschöpfter ist. Die zweite Rekuperationsstrategie 86 (B) wird zum Beispiel gewählt, wenn das zweite Fahrzeug 20 entweder einen Defekt hat oder am Ende der Fahrt ohnehin nicht alleine weiterfahren soll, sondern einen Werkstattaufenthalt antritt.
Schließlich ist gemäß der Darstellung in Figur 3 auch eine weitere, dritte Rekuperationsstrategie 92 (C) möglich, gemäß welcher während der Bergabfahrt 60 beispielsweise das zweite, gezogene Fahrzeug 20 rekuperiert, wohingegen das ziehende, erste Fahrzeug 10 nicht rekuperiert. In diesem Fall ist am Ziel 68 der Bergabfahrt 60 die erste Traktionsbatterie 50 des ersten Fahrzeugs 10 leerer, d. h. weist einen niedrigeren Ladezustand auf, verglichen mit demjenigen bei Beginn der Bergabfahrt 60, wohingegen die zweite Traktionsbatterie 54 des zweiten Fahrzeugs 20 einen Ladezustand 96 „nahezu vollständig geladen“ aufweist. Mithin könnte in diesem Fall das zweite Fahrzeug 20 bei Erreichen des Ziels 68 sofort weiterbewegt werden, beispielsweise mit nahezu vollständig geladener zweiter Traktionsbatterie 54 in eine Umweltzone einfahren und dort weiter benutzt werden.
Der Darstellung gemäß Figur 4 ist ein Gespann 21 zu entnehmen, bei welchem das erste Fahrzeug 10 mittels einer Verbrennungskraftmaschine 102 angetrieben ist, wohingegen das zweite, gezogene Fahrzeug 20 ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug ist, welches ein E-Achsen-Modul 52 sowie eine Traktionsbatterie 50 umfasst. Die beiden Fahrzeuge 10, 20 des in Figur 4 dargestellten Gespanns 21 sind über die Verbindung 26 miteinander verbunden. Darüber hinaus ist durch eine drahtlose Kommunikationsverbindung 100 zwischen den beiden Fahrzeugen 10, 20 sichergestellt, dass eine Informations- beziehungsweise Datenübertragung zwischen den beiden Steuereinheiten 22, 28 der beiden miteinander gekoppelten Fahrzeuge 10, 20, die das Gespann 21 bilden, gewährleistet werden kann.
Naturgemäß hat das erste Fahrzeug 10 des Gespanns 21 gemäß Figur 4 keine Rekuperationsmöglichkeit, da dessen Antrieb über die Verbrennungskraftmaschine 102 erfolgt. In diesem Fall erfolgt die Rekuperation ausschließlich über das zweite Fahrzeug 20. Das zweite Fahrzeug 20 unterstützt nicht nur den Bremsvorgang proportional, sondern ist insbesondere alleinig für die Verzögerung des Gespanns 21 gemäß der Ausprägung in Figur 4 verantwortlich. Dadurch lässt sich eine höhere Energieeffizienz erreichen, da das Zugfahrzeug, d. h. das erste Fahrzeug 10, nicht rekuperiert. Die beiden über die drahtlose Kommunikationsverbindung 100 miteinander gekoppelten Steuereinheiten 22, 28 kommunizieren miteinander, damit das zweite Fahrzeug 20 die Information erhält, zu welchem Zeitpunkt und in welcher Höhe die Rekuperation einsetzen soll.
Die Verzögerung, die durch das abgeschleppte Fahrzeug, d. h. das zweite Fahrzeug 20 aufgebracht wird, wird in diesem maximiert, unter Berücksichtigung möglicher Grenzen der Fahrstabilität des Gespanns 21. So ist zum Beispiel die Rekuperation, welche die Verzögerung des zweiten Fahrzeugs 20 bewirkt, beispielsweise abhängig vom Seitenwind, der auf das Gespann 21 wirkt, von starken Lenkbewegungen des ersten Fahrzeugs 10 oder auch von der Beschaffenheit beziehungsweise dem Reibwert des Fahrbahnbelags, auf dem das Gespann 21 unterwegs ist. Des Weiteren ist die Verzögerung, die durch das zweite Fahrzeug 20 maximal gestellt werden kann, begrenzt von starken positiven oder negativen Steigungen sowie von einer maximal durch das erste Fahrzeug 10 aufzubringenden Belastung beziehungsweise Zugkraft, die das Gespann 21 bewegt.
Durch eine Aktivierung des zweiten Fahrzeugs 20, bei dem es sich innerhalb des Gespanns 21 in der Regel um das elektrisch angetriebene Fahrzeug handelt, kann dessen elektrischer Antrieb 30 so geregelt werden, dass es während des Transportvorgangs nicht zu einer elektrischen oder thermischen Überlastung kommt. Es wird genau so viel elektrische Energie rekuperiert, dass die 12-Volt- Verbraucher im Niedervoltbordnetz 40 des zweiten Fahrzeugs 20 permanent versorgt werden können und sich die Batterie 42 nicht entlädt oder sogar aufgeladen werden kann. Die Regelung des elektrischen Antriebs 30 wird derart eingestellt, dass dieser das erste Fahrzeug 10 beim Beschleunigen oder Bremsen unterstützt, sich demnach derart verhält, dass keine Extrabelastungen beim Verzögern oder Beschleunigen für das erste Fahrzeug 10 auftreten. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann ebenfalls erreicht werden, dass bei einer Unterbrechung der Verbindung 26 zwischen dem ersten Fahrzeug 10 und dem zweiten Fahrzeug 20 der elektrische Antrieb 30 des zweiten Fahrzeugs 20 zum Stillstand kommt. Durch eine entsprechende Regelung kann die zweite Traktionsbatterie 54 des zweiten Fahrzeugs 20 durch dauerhafte Rekuperation vollständig aufgeladen werden. Das Kühlsystem wird derart geregelt, dass dennoch anfallende Wärmeverluste im Inverter 34 und der elektrischen Maschine 32 abgeführt werden, um eine Erwärmung zu verhindern.
Das in Figur 1 dargestellte Niedervoltbordnetz 40 mit der Batterie 42 (12 Volt) wird mittels eines Batteriesensors überwacht, so dass der Stromfluss aus oder in die Batterie 42 bekannt ist. Bei einer Entladung der Batterie 42 wird über eine Kommunikationsverbindung 100, so zum Beispiel über einen CAN-Bus, eine Erhöhung der Leistung des DC/DC-Wandlers 38 angefordert, der zwischen dem Hochvoltbordnetz 36 und dem Niedervoltbordnetz 40 des zweiten Fahrzeugs 20 liegt. Die Leistung wird nicht aus der Hochvoltbatterie entnommen, sondern direkt durch entsprechende Rekuperation aus der Rollbewegung des zweiten Fahrzeugs 20 gewonnen.
Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann erreicht werden, dass der elektrische Antrieb 30 beziehungsweise das E-Achsen-Modul 56 des gezogenen, zweiten Fahrzeugs 20 derart angesteuert wird, dass dieser Beschleunigungs- oder Bremsvorgänge des ersten Fahrzeugs 10 unterstützt. Das zweite Fahrzeug 20 ist mit dem ersten, ziehenden Fahrzeug 10 über eine drahtlose Kommunikationsverbindung 100 verbunden, so dass das zweite Fahrzeug 20 feststellen kann, ob das erste Fahrzeug 10 gerade beschleunigt oder verzögert. Über die Kommunikationsverbindung 100 kann der aktuelle Betriebspunkt des elektrischen Antriebs 30 übermittelt werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, über eine mechanische Übertragung an der Kupplung, ähnlich wie bei einer Auflaufbremse, ein Zug- oder Kraftaufnehmer oder ein Potentiometer an der Kupplung des ersten Fahrzeugs 10 erfasst und ein elektrisches Steuersignal für das zweite Fahrzeug 20 umgewandelt werden kann. Bei der Verzögerung gilt die gleiche Logik in umgekehrter Richtung. Beim Auflaufen des zweiten Fahrzeugs 20 auf die Kupplung wird der Weg des beweglichen Elements oder eine Kraft erfasst und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das zweite Fahrzeug 20 verwendet das empfangene Signal derart, dass es das erste Fahrzeug 10 unterstützt und ebenfalls beschleunigt oder abbremst und damit jeweils das Steuersignal automatisch wieder reduziert.
In vorteilhafter Weise kann durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren der elektrische Antrieb 30 des zweiten Fahrzeugs 20 so geregelt werden, dass er während der gesamten Fahrtstrecke 64 stark rekuperiert und somit gemäß einer einstellbaren Leistungsaufnahme eine Hochvoltbatterie entsprechend auflädt. Einstellparameter für die aufgenommene elektrische Leistung können die Länge der geplanten Fahrstrecke 64, der Steigungsverlauf, d. h. das Höhenprofil 62 sowie eine maximale Belastung für das erste Fahrzeug 10 sein, um eine jeweils optimale Ladung zu erreichen.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Transport eines zweiten Fahrzeugs (20) mittels eines ersten Fahrzeugs (10) mit einer ersten Steuerungseinheit (22), wobei die Fahrzeuge (10, 20) durch mindestens eine Verbindung (26) miteinander gekoppelt sind und ein Gespann (21) bilden, und zumindest das zweite Fahrzeug (20) einen elektrischen Antrieb (30) oder ein E-Achsen-Modul (56) sowie eine zweite Steuerungseinheit (28) umfasst, mit nachfolgenden Verfahrensschritten: a) Auswahl einer Rekuperationsstrategie (74) für elektrische Energie im zweiten Fahrzeug (20) derart, dass in dessen Niedervoltbordnetz (40) eingebundene elektrische Verbraucher versorgt werden und eine Batterie (42) nicht entlädt oder aufgeladen wird; b) Unterstützung des ersten Fahrzeugs (10) in Beschleunigungs- oder Verzögerungsphasen durch entsprechende Ansteuerung des elektrischen Antriebs (30) oder des E-Achsen-Moduls (56) des zweiten Fahrzeugs (20) und c) Maximierung einer Verzögerung gemäß Verfahrensschritt b) durch das zweite Fahrzeug (20) unter Berücksichtigung von Grenzen der Fahrstabilität des aus dem ersten Fahrzeug (10) und dem zweiten Fahrzeug (20) gebildeten Gespanns (21).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt a) ein Ladezustand der Batterie (42) sowie ein Verbrauch in einem Niedervoltbordnetz (40) erfasst werden und ein Inverter (34) des elektrischen Antriebs (30) dementsprechend angesteuert wird.
3. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt a) bei Entladung der Batterie (42) eine Erhöhung der Leistung eines DC/DC-Wandlers (38), angeordnet zwischen einem Hochvoltbordnetz (36) und dem Niedervoltbordnetz (40) des zweiten Fahrzeugs (20), angefordert wird, die gemäß der Rekuperationsstrategie (74) aus der Rollbewegung des zweiten Fahrzeugs (20) gewonnen wird. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fahrzeug (10) und das zweite Fahrzeug (20) über eine drahtlose Kommunikationsverbindung (100) zwischen der ersten Steuerungseinheit (22) und der zweiten Steuerungseinheit (28) miteinander verbunden werden und Informationen austauschen. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass beide Fahrzeuge (10, 20) mit E-Achsen-Modulen (52, 56) sowie Traktionsbatterien (50, 54) ausgerüstet sind, entsprechend einem Höhenprofil (62) einer Fahrtstrecke (64) entschieden wird, nach welcher Rekuperationsstrategie (74) eine Rückgewinnung elektrischer Energie und deren Einspeisung in die Traktionsbatterien (50, 54) vorgenommen wird. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rekuperationsstrategie (74) nach Maßgabe eines am Ziel (68) der Fahrstrecke (64) gewünschten Ladezustands (82, 84; 88, 90; 94, 96) der Traktionsbatterien (50, 54) ausgewählt wird. Verfahren gemäß den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß einer ersten Rekuperationsstrategie (76) (A), die Traktionsbatterien (50, 54) zu gleichen Anteilen (78, 80) rekuperieren und am Ziel (68) erste und zweite erhöhte Ladezustände (82, 84) aufweisen. Verfahren gemäß den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß einer zweiten Rekuperationsstrategie (86) (B) nur das erste Fahrzeug (10) elektrische Energie rekuperiert und dessen Traktionsbatterie (50) einen Ladezustand (88) „nahezu vollständig geladen“ aufweist. Verfahren gemäß den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß einer dritten Rekuperationsstrategie (92) (C) nur das zweite Fahrzeug (20) elektrische Energie rekuperiert und dessen Traktionsbatterie (54) einen Ladezustand (96) „nahezu vollständig geladen“ aufweist. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt c) die Berücksichtigung der Grenzen der Fahrstabilität des Gespanns (21) anhand einer oder mehrerer nachfolgend aufgeführter Kriterien erfolgt: auf das Gespann (21) einwirkender Seitenwind, Steigung oder Gefälle der Fahrstrecke (64), Reibwert der Fahrbahndecke, Lenkbewegungen des ersten Fahrzeugs (10), Seitliche Neigung der Fahrzeuge (10, 20), Relativbewegung der beiden Fahrzeuge (10, 20) zueinander, Detektion von Schwingungen/Aufschaukeln. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass das erste Fahrzeug (10) durch eine Verbrennungskraftmaschine (102) angetrieben ist, eine Rekuperation elektrischer Energie über das zweite Fahrzeug (20) erfolgt und dieses alleinig die Verzögerung des Gespanns (21) vornimmt. Verfahren gemäß Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fahrzeug (10) und das zweite Fahrzeug (20) beziehungsweise deren Steuergeräte (22, 28) über eine drahtlose Kommunikationsverbindung (100) miteinander gekoppelt werden, über welche Informationen bezüglich des Zeitpunkts und der Stärke der Rekuperation an das zweite Fahrzeug (20) übermittelt werden. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterbrechung der Verbindung (26) zwischen dem ersten Fahrzeug (10) und dem zweiten Fahrzeug (20) eine kontrollierte Notbremsung des zweiten Fahrzeugs (20) eingeleitet wird oder bei einem mit mindestens einem Fahrassistenzsystem ausgerüsteten zweiten Fahrzeug (20) dessen kontrollierte Navigation an den Fahrbahnrand vorgenommen wird. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatterie (54) des zweiten Fahrzeugs (20) mit einstellbarer Leistung aufgeladen wird, wobei die Rekuperationsleistung abhängig von der Länge der geplanten Fahrtstrecke (64), deren Steigungsverlauf (62) und einer maximal zulässigen Belastung für das erste Fahrzeug (10) eingestellt wird. 15. Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 zum
Transport eines zweiten Fahrzeugs (20) mittels eines ersten Fahrzeugs (10), wobei mindestens eines der Fahrzeuge (10, 20) eine Traktionsbatterie (50, 54) und einen elektrischen Antrieb (30) oder ein E- Achsen-Modul (52, 56) umfasst.
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