EP4634550A1 - Kräftebasierte bestimmung einer sollgangkombination für mehrere antriebssysteme - Google Patents

Kräftebasierte bestimmung einer sollgangkombination für mehrere antriebssysteme

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Publication number
EP4634550A1
EP4634550A1 EP23829036.5A EP23829036A EP4634550A1 EP 4634550 A1 EP4634550 A1 EP 4634550A1 EP 23829036 A EP23829036 A EP 23829036A EP 4634550 A1 EP4634550 A1 EP 4634550A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
force
vehicle
gear combination
acceleration
determining
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP23829036.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Felix Lambrecht
Fabian Hoffmann
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.)
MAN Truck and Bus SE
Original Assignee
MAN Truck and Bus SE
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 MAN Truck and Bus SE filed Critical MAN Truck and Bus SE
Publication of EP4634550A1 publication Critical patent/EP4634550A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F16H2061/022—Calculation or estimation of optimal gear ratio, e.g. best ratio for economy drive or performance according driver preference, or to optimise exhaust emissions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H2061/0234—Adapting the ratios to special vehicle conditions
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    • F16H59/60—Inputs being a function of ambient conditions
    • F16H59/66—Road conditions, e.g. slope, slippery

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for determining a target gear combination for a vehicle, in particular a truck and/or a bus, for example a city bus, or a watercraft with at least two drive systems.
  • the vehicle can be driven manually and/or by an automated driving system.
  • the route ahead or parameters of other vehicles are taken into account in particular.
  • the electric motor In vehicles that only have one drive system powered by an electric motor, the electric motor must provide a lot of power to be able to accelerate the vehicle, especially a truck, sufficiently. Electric motors work particularly efficiently when the power utilization is 50 percent or more. Therefore, electric motors that have a very high maximum power work very inefficiently when accelerating slowly. Furthermore, it may be that just one electric motor cannot provide enough power to accelerate the vehicle sufficiently, for example when the truck is fully loaded. Furthermore, the electric motors can overheat if they are operated at too high a power for too long. Therefore, electric motors are still of limited use in trucks.
  • each with at least one electric motor which each drive one drive axle of the vehicle
  • the drive torques (braking torques) of the drive systems can be added together to form a sufficient total drive torque.
  • the use of multiple drive systems, each with at least one electric motor makes it possible to use electric motors with low power while still ensuring sufficient acceleration of the vehicle.
  • the multiple drive systems result in several possible gear combinations for the gearboxes of the drive systems.
  • the different gear combinations of the drive systems can provide the vehicle with different maximum total drive torques and/or minimum resistance torques (braking torques). The correct gear combination must therefore be selected depending on the driving situation.
  • the object of the present invention is to provide a method for calculating the target gear combinations of the transmissions of drive trains for vehicles with multiple drive trains, which can provide the vehicle drive trains with a sufficient total driving force and/or total resistance force depending on the situation using a simple calculation method.
  • the invention is based on the idea of using several motors when driving vehicles in order to increase the driving power of the vehicle.
  • Several small or low-dimensioned electric motors can be used, whereby the vehicle can still produce a high or the required driving power.
  • the aim is to provide a method for selecting and activating a target gear combination for the transmissions that are present between the drive axles and the motors, which on the one hand ensures that sufficient torque can be provided by the drive axles, and on the other hand ensures that the electric motors of the drive systems are sufficiently utilized so that they are operated in an efficient working range.
  • the minimum total resistance forces are the resistance forces that all drive systems in a selected gear combination can provide to the driven axles in total, i.e. the maximum resistance forces with which the drive systems in a gear combination can brake the driven axles.
  • the total resistance forces are defined against the direction of travel of the vehicle and are therefore negative.
  • the minimum resistance forces are positive in magnitude and maximum resistance forces of the respective gear of the respective transmission, i.e. the combination of gears of the several transmissions that apply a maximum resistance force (braking force).
  • the longitudinal force requirement is calculated based on the route ahead.
  • Gradients and/or town entrances and/or speed limits can be stored in the route ahead and/or in the individual route sections ahead.
  • speed curves or acceleration curves for the vehicle can be specified for the route ahead and/or the individual route sections ahead.
  • target speeds and/or target accelerations can be specified at characteristic points, for example a town entrance or a pass or a transition between positive and negative gradients, and a controller can, for example, calculate an energy- and/or time-optimized speed curve or acceleration curve for the vehicle on the route ahead and/or the individual route sections ahead.
  • the longitudinal force requirement can be determined predictively and in an energy-efficient manner. Based on the speed curves and/or acceleration curves, the longitudinal force requirement can be reduced when driving manually and/or even omitted in certain situations when driving an automated driving system.
  • the longitudinal force requirement is calculated based on a speed and/or acceleration of at least one preceding and/or following vehicle and/or based on a distance to at least one preceding and/or following vehicle.
  • the speed and/or acceleration of the vehicle in front and/or behind can be the current speed and/or acceleration of the vehicle in front and/or behind and/or a planned or anticipated speed and/or acceleration of the vehicle in front and/or behind.
  • the distance to at least one vehicle in front and/or behind can be a current distance and/or a planned distance to at least one vehicle in front and/or behind.
  • the speed and/or acceleration of and/or the distance to several vehicles in front and/or behind can also be taken into account simultaneously. For example, at the beginning of the process or when initializing the algorithm, at least two transmissions of the at least two drive systems are initially in idle.
  • the procedure is started or initialized as soon as the longitudinal force request is made for the first time after the vehicle has started and/or after the vehicle has come to a standstill.
  • the target gear combination is determined by comparing the forces that should act on the wheel and the maximum that can act on it, and is therefore purely force-based. This automatically takes the vehicle mass into account in the calculation and the same method can be used for different torque characteristics of the transmissions and electric motors, for different vehicle types and for different loads.
  • the determination of the maximum total drive forces and the minimum total resistance forces takes into account gear combinations as the possible gear combinations in which at least one of the at least two transmissions is in neutral.
  • the neutral of one or more transmissions of the drive systems is taken into account as an additional gear when determining the gear combinations.
  • the electric motor can, for example, operate energy-efficiently if the electric motor provides 50 percent or more of its maximum torque. Therefore, the vehicle can be operated more energy-efficiently in certain situations if one drive system is operated in idle mode and the electric motor of another drive system is therefore more heavily utilized, i.e., for example, provides more than 50 percent of its maximum torque.
  • the target gear combination is determined by a Determined by comparing the longitudinal force requirement with the maximum total driving forces and otherwise by comparing it with the minimum total drag forces.
  • the target gear combination can therefore be determined that can provide the vehicle with a sufficient or as large a total drive torque as possible. If the longitudinal force requirement is negative, it can be assumed, for example, that the vehicle is being braked by the user and/or the automated driving system, for example due to a negative gradient. The target gear combination can therefore be determined that can provide the vehicle with a sufficient or as large a total resistance torque as possible.
  • the gear combination is selected as the target gear combination that has the maximum total drive force. This can ensure that the drive systems can be fully utilized.
  • the gear combination is selected as the target gear combination that has the minimum total drag force. This can ensure that the drive systems can be fully utilized.
  • the target gear combination is determined such that a gear combination is selected in which the gear is changed only in the smallest possible number of the at least two transmissions.
  • the actual gear combination is a gear combination with sufficient total drive force or total resistance force. If this is not the case, it can be checked whether a gear combination can be used as the target gear combination, i.e. a gear combination is one of the gear combinations with sufficient total drive force or total resistance force in which only one gear needs to be changed in the gearbox of one of the drive systems. If this is not the case, it is checked whether a gear combination can be used as the target gear combination in which only one gear needs to be changed in two gearboxes, etc., in order to ensure that a force or torque can be transmitted to as many drive axles as possible simultaneously during a gear change.
  • the gear combination having the smallest of the maximum total drive forces and/or the largest of the minimum total drag forces is selected. This allows the drive systems to operate in the gear combination that is most energy efficient for the vehicle.
  • the longitudinal force requirement is determined from a force reserve and a force input.
  • the force input can be generated or specified by the driver and/or by the automated driving system.
  • the driver enters the force input, for example, via a position of an accelerator pedal or via an accelerator pedal position and/or a position of a brake pedal or via a brake pedal position.
  • the accelerator pedal position and/or brake pedal position is then converted into a force input.
  • the automated driving system calculates, for example, a target acceleration, which is converted to the force input, for example by multiplying it by a vehicle mass.
  • the target acceleration is preferably the acceleration in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the force input can also be specified in combination by the driver and the automated driving system, for example. For example, with a hill start assist, the force input of the automated driving system can prevent the vehicle from rolling back on a hill and the driver's force input can accelerate the vehicle.
  • the power reserve is determined from an acceleration reserve and a vehicle mass.
  • the power reserve can be equal to the vehicle mass times the vehicle acceleration.
  • the vehicle mass can be a measured value and/or an estimated value.
  • the vehicle mass can either be measured using sensors or determined indirectly via the vehicle's acceleration behavior, for example.
  • the acceleration reserve is determined from a map having a value for each force input and acceleration input, wherein if the force input is greater than or equal to zero, the value is multiplied by a maximum vehicle acceleration and/or otherwise the value is multiplied by a maximum vehicle deceleration.
  • the maximum acceleration depends, for example, on the vehicle type and/or the current vehicle speed. Furthermore, the maximum acceleration can be determined in such a way that the energy efficiency when driving is increased.
  • the maximum deceleration depends, for example, on the vehicle type and/or the vehicle mass. Furthermore, the maximum deceleration can be determined in such a way that the energy efficiency when driving is increased.
  • the force utilization is determined from a ratio of the force input to a maximum total drive force of an actual gear combination of the at least two transmissions and/or otherwise the force utilization is determined from a ratio of the force input to a maximum total drag force of the actual gear combination of the at least two transmissions.
  • the acceleration utilization is determined from a ratio of a vehicle acceleration to the maximum vehicle acceleration and/or otherwise the acceleration utilization is determined from a ratio of a vehicle deceleration to the maximum vehicle deceleration.
  • the vehicle acceleration corresponds to a positive acceleration or an acceleration equal to zero and the vehicle deceleration corresponds to a negative acceleration.
  • the vehicle acceleration and the vehicle deceleration are preferably indicated on the same signal or the vehicle acceleration and the vehicle deceleration are preferably indicated at the same value in a certain numerical range.
  • the acceleration reserve is calculated based on the route ahead.
  • the route ahead can be determined, for example, by digital map data and/or by sensors such as LIDAR, RADAR or camera.
  • the vehicle is guided by GPS and/or characteristic landmarks such as traffic signs. located on the digital map.
  • the route ahead can then be divided into individual route sections.
  • the acceleration reserve can be reduced when driving manually (via the accelerator and/or brake pedal) and/or even omitted in certain situations when using an automated driving system.
  • Gradients and/or town entrances and/or speed limits can be stored in the route ahead and/or in the individual route sections ahead.
  • speed curves or acceleration curves for the vehicle can be specified for the route ahead and/or the individual route sections ahead.
  • target speeds and/or target accelerations can be specified and a control can, for example, calculate an energy and/or time-optimized speed curve or acceleration curve for the vehicle on the route ahead and/or the individual route sections ahead.
  • the acceleration reserve can be determined predictively and energy-efficiently. Based on the speed curves and/or acceleration curves, the acceleration reserve can be reduced when driving manually and/or even omitted in certain situations when driving an automated driving system.
  • the acceleration reserve is calculated based on a speed and/or acceleration of at least one vehicle driving ahead and/or behind and/or based on a distance to at least one vehicle driving ahead and/or behind.
  • Platooning describes a system for road traffic in which several vehicles can drive one behind the other at a very short distance with the help of a technical control system without compromising traffic safety.
  • the speed and/or acceleration of the vehicle in front and/or behind can be the current speed and/or acceleration of the vehicle in front and/or behind and/or a planned or anticipated speed and/or acceleration of the vehicle in front and/or behind.
  • the distance to at least one vehicle in front and/or behind can be a current distance and/or a planned distance to at least one vehicle in front and/or behind. the speed and/or acceleration of and/or the distance to several vehicles driving ahead and/or behind must also be taken into account simultaneously.
  • the present invention includes a non-transitory, computer-readable storage medium for physically storing computer program instructions executable by a processor, the computer program instructions defining the method for determining the target gear combination.
  • the present invention further comprises a vehicle with at least two drive systems for driving one vehicle axle each, wherein each drive system comprises: an electric motor and at least one transmission with at least two gears each, wherein the electric motor is operatively connected to the transmission; and a controller which is configured to carry out the method for determining the target gear combination.
  • Figure 2 shows the vehicle shown in Figure 1 from below;
  • Figure 3 shows a flow chart of a method for determining a target gear combination;
  • Figure 5 shows a block diagram of the target gear combination determination module shown in Figure 3, which is configured to determine the target gear combination
  • Figure 6 shows a block diagram of a module arranged in the target gear combination determination module shown in Figure 4, which is arranged to determine the possible gear combinations;
  • Figure 7 shows a block diagram of a module arranged in the target gear combination determination module shown in Figure 4, which is arranged to determine the optimal gear combination;
  • Figure 8 shows a block diagram of a target gear combination determination module shown in Figure 3, which is arranged to determine a power reserve;
  • Figure 9 shows a block diagram of a total driving force determination module shown in Figure 3, which is configured to determine maximum total driving forces of the possible gear combinations and maximum total drag forces of the possible gear combinations;
  • Figure 10 shows a block diagram of the limited force input determination module shown in Figure 3, which is configured to limit a force input.
  • Figure 1 shows a vehicle 1, in particular a truck, with three vehicle axles 4.
  • the vehicle 1 comprises a front axle 43 and a first rear axle 41 and a second rear axle 42.
  • the first rear axle 41 is located between the front axle 43 and the second rear axle 42.
  • the vehicle 1 further comprises a controller 100, which is configured to carry out a method for determining a target gear combination.
  • Figure 2 shows the vehicle 1 shown in Figure 1 from below.
  • the first rear axle 41 and the second rear axle 42 are each driven by an electric motor 2.
  • a transmission 3 is arranged between the first rear axle 41 and the second rear axle 42 and the respective electric motor 2.
  • Figure 3 shows the method for determining the target gear combination 1000, which comprises a step S 1001 for determining the target gear combination based on a comparison of a longitudinal force requirement with maximum total drive forces and/or minimum total resistance forces of possible gear combinations of the at least two gears of the at least two transmissions.
  • Figure 4 shows a block diagram for determining the target gear combination 110, which is configured to carry out the method for determining the target gear combination 1000.
  • the block diagram shows a module for determining a limited force input M100, a module for determining total drive forces M200 (or for determining total resistance forces), a module for determining a force reserve M300 and a module for determining a target gear combination M400.
  • the module for determining the target gear combination M400 can be set up to determine the target gear combination 110.
  • the input variables of the module for determining the target gear combination M400 can be a force input 210, a force reserve 160, maximum total resistance forces of the possible gear combinations 150, maximum total drive forces of the possible gear combinations 140, a minimum total resistance force of the actual gear combination 155 and a maximum total drive force of the actual gear combination 145.
  • the force reserve 160 indicates how much force, drive force or resistance force should be kept in reserve in addition to the force input.
  • the power reserve determination module M300 is configured to determine the power reserve 160.
  • the input variables of the power reserve determination module M300 are, for example, the power input 210, a maximum vehicle acceleration 181 and a maximum vehicle deceleration 182, a vehicle acceleration or vehicle deceleration 180, a vehicle mass 120, the maximum total driving force of the actual gear combination 145 and the minimum total resistance force of the actual gear combination 155.
  • the maximum vehicle acceleration 181 and/or the maximum vehicle deceleration 182 depends, for example, on a vehicle speed or the current vehicle speed and/or on a vehicle type.
  • the maximum vehicle acceleration 181 and/or the maximum vehicle deceleration 182 can also depend on a route ahead.
  • the route ahead can be determined, for example, by a digital map or by the vehicle's sensors.
  • the vehicle acceleration or vehicle deceleration 180 is a current acceleration value of the Vehicle.
  • the vehicle acceleration or deceleration 180 can be positive, negative or zero.
  • the maximum total drive force of the actual gear combination 145 is a force that the drive systems of the vehicle can make available to the vehicle for acceleration in the current gears of the transmissions of the drive systems.
  • the minimum total resistance force of the actual gear combination 155 is a force with which the drive systems of the vehicle can decelerate the vehicle in the current gears of the transmissions of the drive systems.
  • the force input 210 can be limited.
  • the module for determining the limited force input M100 is set up to determine the limited force input 210 (shown in dashed lines).
  • the module for determining the limited force input M100 is optional.
  • the module for determining the limited force input 210 can, for example, have as input variables the driving input 210 or a still unlimited force input 210, an ambient acceleration 170, the maximum vehicle acceleration 181 and/or the maximum vehicle deceleration 182.
  • the ambient acceleration 170 is determined, for example, based on a gradient of the road.
  • the gradient can be the current gradient and/or the gradient from a route ahead.
  • the route ahead can, for example, be read from a digital map and/or determined by a vehicle sensor, for example a camera.
  • the ambient acceleration 170 can also be calculated from a route ahead or from state variables of the surrounding vehicle.
  • the state variables of the surrounding vehicles are, for example, a distance to the surrounding vehicle, a speed of the surrounding vehicle, the acceleration and/or the jerk of the surrounding vehicle.
  • the surrounding vehicle is a vehicle in front of and/or behind the vehicle that applies the method for determining the target gear.
  • the ambient acceleration 170 can be positive or negative.
  • the module for determining the target gear combination M400 comprises, for example, a module for determining possible target gear combinations M401, a module for determining optimal gear combinations M402 and a module for forming a hysteresis.
  • a longitudinal force requirement 130 is determined in the module for determining the target gear combination M400.
  • the longitudinal force requirement 130 is calculated, for example, from the sum of the force reserve 160 and the force input 210.
  • the module for determining possible target gear combinations M401 can be set up to determine the gear combinations with sufficient total driving force or total resistance force 112.
  • Input variables of the module for determining possible target gear combinations M401 can be the longitudinal force requirement 130 and the maximum total driving forces of the possible gear combinations 140 and the maximum total driving forces of the possible gear combinations 150.
  • the module for determining the optimal gear combination M402 can be set up to determine the target gear combination 110.
  • the input variable of the module for determining the optimal gear combination M402 can be the gear combinations with sufficient total driving force or total resistance force 112.
  • the module for forming the hysteresis M403 (shown in dashed lines) is optional.
  • the module for forming the hysteresis M403 can be set up to prevent the target gear combination from changing too often.
  • Input variables of the module for forming the hysteresis M403 can be the longitudinal force requirement 130, the maximum total drive forces of the possible gear combinations 140, the minimum total resistance forces of the possible gear combinations 150, an actual gear combination 111, a maximum total drive force of the actual gear combination 145 and a minimum total resistance force of the actual gear combination 155.
  • the module for forming the hysteresis M403 is, for example, set up to only change the target gear combination 110 if the longitudinal force requirement 130 can no longer be met by the actual gear combination 110, i.e.
  • the module for forming the hysteresis M403 can be set up to wait a period of time after a change in the target gear combination 110 until a further change in the target gear combination 110 is possible. Furthermore, the module for forming the hysteresis M403 can be configured to reduce oscillations of the longitudinal force requirement 130, for example by means of a low-pass filter, before the longitudinal force requirement 130 is used to determine the target gear combination 110.
  • the module for determining possible target gear combinations M401 which is set up to determine gear combinations with sufficient total drive force or total resistance force 112, is shown by way of example in Figure 6.
  • the module for determining possible target gear combinations M401 can comprise a comparison module M4011 and a comparison module M4012.
  • the comparison module 4011 can be set up to determine the gear combinations with sufficient total drive force 113 based on the longitudinal force requirement 130 and the maximum total drive forces of the possible gear combinations 140, ie gear combinations with sufficient total drive force 113 can be those gear combinations whose maximum total drive forces are greater than and/or equal to the longitudinal force requirement 130.
  • the comparison module 4012 can be set up to determine the gear combinations with sufficient total resistance force 114 based on the longitudinal force requirement 130 and the maximum total resistance forces of the possible To determine gear combinations 150, ie gear combinations with sufficient total drive force 114 can be those gear combinations whose maximum total drive forces are less than and/or equal to the longitudinal force requirement 130.
  • the module for determining possible target gear combinations M401 is set up to select the gear combinations with sufficient total drive force 140 as gear combinations with sufficient total drive force or total resistance force 112 if the longitudinal force requirement 130 is greater than and/or equal to zero, and otherwise to select the gear combinations with sufficient total resistance force 150 as gear combinations with sufficient total drive force or total resistance force 112.
  • the module for determining the optimal gear combination M402 which is set up to determine the target gear combination 110, is shown as an example in Figure 7.
  • the module for determining the optimal gear combination M402 can comprise a comparison module M4021, a comparison module M4022 and a comparison module M4023.
  • the comparison module M4021 can be set up to determine from an actual gear combination 111 and a gear combination with sufficient total drive force or total resistance force 112 the gear combination with the smallest possible changes in the gears of the transmissions of the drive systems 115.
  • the comparison module M4021 is set up, for example, to first check whether the actual gear combination 111 is one of the gear combinations with sufficient total drive force or total resistance force 112. If this is the case, the actual gear combination 111 can be selected as the gear combination with the smallest possible changes in the gears of the transmissions of the drive systems 115.
  • the comparison module M4021 can be set up to determine, by comparing the actual gear combination 111 with the gear combinations with sufficient total drive force or total resistance force 112, those gear combinations as gear combinations with the smallest possible changes in the gears of the transmissions of the drive systems 115, in which only one gear, subsequently two gears, etc. of the at least two transmissions must be changed.
  • the comparison module M4022 can be set up to determine the target gear combination 110 by comparing the gear combinations with the smallest possible changes in the gears of the transmissions of the drive systems 115 and the maximum total driving forces of the possible gear combinations 140.
  • the gear combination of the gear combinations with the smallest possible changes in the gears of the transmissions of the drive systems 115 that has the smallest total driving force can be selected as the target gear combination 110. If, for example, there are no gear combinations with sufficient total driving force or total resistance force 112 and thus also no gear combinations with minor changes in the gears of the transmissions of the drive systems 115, the comparison module can be set up to determine the gear combination other than the target gear combination 110, which has the greatest total driving force.
  • the comparison module M4023 can further be set up to determine the target gear combination 110 by comparing the gear combinations with the smallest possible changes in the gears of the transmissions of the drive systems 115 and the maximum total resistance forces of the possible gear combinations 150.
  • the gear combination of the gear combinations with the smallest possible changes in the gears of the transmissions of the drive systems 115 that has the greatest total resistance force can be selected as the target gear combination 110. If, for example, there are no gear combinations with sufficient total drive force or total resistance force 112 and thus also no gear combinations with minor changes in the gears of the transmissions of the drive systems 115, the comparison module can further be set up to select the gear combination that has the smallest total resistance force as the target gear combination 110.
  • the target gear combination 110 can be an output variable of the comparison module M4022 and an output variable of the comparison module M4023. Therefore, the module for determining the optimal gear combination 110 can further be set up to select the output variable of the comparison module M4022 or the output variable of the comparison module M4023 as the target gear combination 110 depending on the longitudinal force requirement 130. For example, the module for determining the optimal gear combination is set up to select the output variable of the comparison module M4022 as the target gear combination 110 if the longitudinal force requirement 130 is greater than and/or equal to zero. Furthermore, the module for determining the optimal gear combination can be set up to select the output variable of the comparison module M4023 as the target gear combination 110 if the longitudinal force requirement 130 is less than and/or equal to zero.
  • the M300 power reserve determination module which is designed to determine the power reserve
  • the module for determining the power reserve M300 comprises the characteristic map M301 and the characteristic map M302.
  • the module for determining the power reserve M300 can be set up to calculate from an acceleration reserve
  • the module for determining the power reserve M300 can be set up to determine the acceleration reserve 161 for a braking case and a drive case.
  • the module for determining the power reserve M300 can be set up to determine the acceleration reserve 161 for the drive case if the force input is greater than and/or equal to zero and otherwise to determine the acceleration reserve 161 for the braking case.
  • the module for Determination of the power reserve M300 can be set up to first determine a power utilization and an acceleration utilization. In the drive case, the power utilization can be a ratio of the power input 210 to the maximum total drive force of the actual gear combination 145.
  • the acceleration utilization can be a ratio of the vehicle acceleration or vehicle deceleration 180 to the maximum vehicle acceleration 181.
  • the power utilization can be a ratio of the power input 210 to the minimum total resistance force of the actual gear combination 155.
  • the acceleration utilization can be a ratio of the vehicle acceleration or vehicle deceleration 180 to the maximum vehicle acceleration 181.
  • the module for determining the power reserve M300 can be set up to read a value from a characteristic map M301 in the drive case and/or from a characteristic map M302 in the braking case depending on the power utilization and the acceleration utilization. Subsequently, the power reserve determination module M300 can be configured to determine the acceleration reserve 161 by multiplying the value in the drive case by a maximum vehicle acceleration 181 and in the braking case by the maximum vehicle deceleration 182.
  • the M301 and/or M302 maps can be used to adapt the acceleration reserve 161 to the driving situation, for example, regardless of the current speed. This results in a state of the drive system or drive train that is appropriate for the driving situation with little configuration effort.
  • the configuration effort is low because it summarizes the driving situation, which depends, for example, on driving resistance, utilization of the current driving force, current acceleration and maximum acceleration, in relative sizes and is therefore easy to apply to any driving situation.
  • an appropriate, but not too large, acceleration reserve 161 is determined, which leads to the electric motors of the drive systems being operated in an efficient operating range, for example with a torque between 60 percent and 90 percent, and only if necessary in a higher torque range.
  • changes in the drive system or drive train e.g. power reduction due to high temperatures of the electric motors of the drive systems, are automatically taken into account.
  • the map M301 and/or the map M302 may have the following characteristic properties:
  • the acceleration reserve 161 can be small and/or zero. This can lead to a target gear combination with a smaller maximum total drive force than the maximum total drive force of the actual gear combination. If the acceleration utilization is low to negative and the power utilization is high, the acceleration reserve 161 can be high. This can lead to a target gear combination with a greater maximum total drive force than the maximum total drive force of the actual gear combination.
  • the acceleration reserve 161 can be small and/or zero. This can lead to a target gear combination that still has sufficient maximum total drive power.
  • the acceleration reserve 161 can be small and/or zero. This can lead to a target gear combination with a smaller maximum total drive force than the maximum total drive force of the actual gear combination. This causes the power utilization to increase again.
  • the characteristic map M301 and/or the characteristic map M302 is designed in such a way that when the force input changes, smooth transitions of the acceleration reserve are achieved.
  • the characteristic map M301 and/or the characteristic map M302 can be designed in such a way that, in combination with an axle load-dependent distribution of the longitudinal force requirement to the at least two drive systems, a moderate utilization of the adhesion value of the at least two drive systems results, with a further drive system of the at least two drive systems preferably only being switched on when the utilization of the adhesion value of the at least two drive systems is high.
  • the adhesion value refers to the adhesion of the wheels of the vehicle axles of the drive systems to the ground or the road.
  • the method for determining a target gear combination can be transferred to any type and combination of drive systems by simply applying the characteristic map M301 and/or the characteristic map M302.
  • the characteristic map M301 and/or the characteristic map M302 can have the same values depending on the power utilization and the acceleration utilization, i.e. the same characteristic map can be used for the drive case and the braking case.
  • the module for determining the total drive forces M200 (or for determining the total resistance forces), which is set up to determine the maximum total drive forces of the possible gear combinations 140, the minimum total resistance forces of the possible gear combinations 150, the maximum total drive force of the actual gear combination 145 and the minimum total resistance force of the actual gear combination 155 depending on the vehicle speed 200, is shown as an example in Figure 9.
  • the module for determining the total drive forces M200 can be set up to initially determine maximum drive forces and resistance forces for each of the at least two drive systems.
  • Figure 9 shows a determination of maximum drive forces of a first drive system 141, a Determination of minimum resistance forces of a first drive system 151, a determination of maximum drive forces of a second drive system 142 and a determination of minimum resistance forces of a second drive system 152 of the at least two drive systems are shown.
  • the module for determining the total driving forces M200 can comprise a module M2011 and a module M2021. Firstly, the module for determining the total driving forces M200 can be set up to read out the speeds of the engine 201 of the first drive system from the module M2011 for each gear depending on the vehicle speed 200. The module M2021 can then be set up to determine the maximum driving forces of the first drive system 141 and the minimum resistance forces of the first drive system 151 for each gear depending on the speeds of the engine 201 of the first drive system.
  • the module M2021 can be set up to determine maximum drive torques and resistance torques for each gear of the first drive system depending on the speeds of the motor 201 and subsequently to determine the maximum drive forces of the first drive system 141 and the minimum resistance forces of the first drive system 151 depending on the maximum drive torques and resistance torques and gear ratios for each gear of the first drive system.
  • the module for determining the total driving forces M200 can comprise a module M2012 and a module M2022. Firstly, the module for determining the total driving forces M200 can be set up to read out the speeds of the engine 202 of the second drive system for each gear from the module M2012 as a function of the vehicle speed 200. The module M2022 can then be set up to determine the maximum driving forces of the second drive system 142 and the minimum resistance forces of the second drive system 152 for each gear as a function of the speeds of the engine 202 of the second drive system.
  • the module M2022 can be configured to determine maximum drive torques and resistance torques for each gear of the second drive system depending on the speeds of the motor 202 of the second drive system and subsequently to determine the maximum drive forces of the second drive system 142 and the minimum resistance forces of the second drive system 152 depending on the maximum drive torques and resistance torques and gear ratios for each gear of the second drive system.
  • the module for determining the total drive forces M200 can be set up to determine the maximum total drive forces of the possible gear combinations 140 and the minimum total resistance forces of the possible gear combinations 150 by means of a module M203.
  • the module M203 can be set up to first determine the possible gear combinations.
  • the individual transmissions of the drive systems in idle can also be taken into account.
  • the module 203 can be set up to add the maximum drive forces of the at least two drive systems, for example the maximum drive force of the first drive system 141 and the maximum drive force of the second drive system 142, for the possible gear combination to determine the maximum total drive forces of the possible gear combinations 140.
  • the module 203 can be set up to add the minimum resistance forces of the at least two drive systems, for example the minimum resistance force of the first drive system 151 and the minimum resistance force of the second drive system 152, for the possible gear combination to determine the minimum total resistance forces of the possible gear combinations 150. If the idling of the transmissions of the at least two drive systems is taken into account for the possible gear combinations, a drive force and/or a resistance force of zero is assumed for the drive system whose transmission is idling.
  • the module for determining the total drive forces M200 can be set up to determine, by means of a module M204, the maximum total drive force of the actual gear combination 145 and the minimum total resistance force of the actual gear combination 155 from the maximum total drive forces of the possible gear combinations 140, the minimum total resistance forces of the possible gear combinations 150 and the actual gear combination 111.
  • the module for determining a limited force input M100 which is set up to limit the force input 130, is shown as an example in Figure 10.
  • the module for determining the limited driving input M100 can be set up not to limit the force input 210 if the force input 210 is less than or equal to zero.
  • the module for determining the limited force input M100 can be set up to limit the force input 210 if the force input 210 is greater than zero.
  • the limited force input 210 can, for example, be the minimum of the force input 210, which is specified, for example, by the driver and/or the automated driving system, and a value that is formed by multiplying a sum of the ambient acceleration 170 and the maximum vehicle acceleration 181 by the vehicle mass 120.
  • the power reserve determination module M300 can also be set up to process the ambient acceleration 170 directly, for example if the Force input 210 is not limited, ie, for example, if the module for determining the limited force input M100 is not present.
  • the module M300 for determining the force reserve M300 can be set up to calculate the ambient acceleration 170 with the force input M300.
  • the ambient acceleration 170 is first multiplied by the vehicle mass 120 and the force input 210 is added to this value, ie the force input 210 is calculated by adding the force input 210 to this value. All further calculation steps for which the module for determining the force reserve M300 is set up according to the invention can then run analogously, for example as shown in Figure 8 and described in the associated description.
  • Target gear combination 180 Vehicle acceleration or driving

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Sollgangkombination für ein Fahrzeug mit wenigstens zwei Antriebssystemen, wobei jedes Antriebssystem eine Fahrzeugachse antreibt und jedes der zwei Antriebsysteme wenigstens einen Elektromotor und wenigstens ein Getriebe mit jeweils wenigstens zwei Gängen aufweist; wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: Bestimmung der Sollgangkombination basierend auf einem vorausliegenden Streckenverlauf und/oder einer Geschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung von wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug und/oder basierend auf einem Abstand zu wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug.

Description

Kräftebasierte Bestimmung einer Sollgangkombination für mehrere Antriebssysteme
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Sollgangkombination für ein Fahrzeug, insbesondere eines Lastkraftfahrzeugs und/oder eines Busses, beispielsweise eines Stadtbusses, oder eines Wasserfahrzeugs mit wenigstens zwei Antriebsystemen. Das Fahrzeug kann manuell und/oder durch ein automatisiertes Fahrsystem gefahren werden. Bei der Bestimmung der Sollgangkombination wird insbesondere der vorlausliegende Streckenverlauf bzw. Parameter von anderen Fahrzeugen berücksichtigt.
Stand der Technik
In Fahrzeugen, die nur ein Antriebsystem aufweisen, das mit einem Elektromotor angetrieben wird, muss der Elektromotor eine große Leistung zur Verfügung stellen, um das Fahrzeug, insbesondere ein Lastkraftfahrzeug, ausreichend beschleunigen zu können. Elektromotoren arbeiten besonders effizient ab einer Leistungsausnutzung von 50 Prozent und mehr. Daher arbeiten Elektromotoren, die eine sehr große maximale Leistung aufweisen, bei geringer Beschleunigung sehr ineffizient. Weiter könnte es sein, dass nur ein Elektromotor, zum Beispiel bei voller Beladung des Lastkraftfahrzeugs, keine ausreichende Leistung zur Verfügung stellen kann, um das Fahrzeug ausreichend zu beschleunigen. Weiter können die Elektromotoren, wenn diese zu lange mit einer zu hohen Leistung betrieben werden, überhitzen. Daher sind Elektromotoren in Lastkraftfahrzeugen noch begrenzt einsetzbar.
Durch mehrere Antriebs Systeme mit jeweils mindestens einem Elektromotor, die jeweils eine Antriebsachse des Fahrzeugs antreiben, können hingegen die Antriebsmomente (Bremsmomente) der Antrieb Systeme zu einem ausreichenden Gesamtantriebsmoment aufsummiert werden. Beispielsweise ermöglicht der Einsatz von mehreren Antriebssystemen, mit jeweils wenigstens einem Elektromotor, Elektromotoren mit einer geringen Leistung einzusetzen und trotzdem eine ausreichende Beschleunigung des Fahrzeugs zu gewährleisten. Um das Gesamtantriebsmoment des Fahrzeugs verändern zu können, ist es vorteilhaft, den Leistungsbereich eines Elektromotors durch ein Getriebe anzupassen. Durch die mehreren Antriebssysteme ergeben sich mehrere mögliche Gangkombinationen der Getriebe der Antriebssysteme. Durch die unterschiedlichen Gangkombinationen der Antriebs Systeme können dem Fahrzeug jeweils unterschiedliche maximale Gesamtantriebsmomente und/oder minimale Widerstandsmomente (Bremsmomente) bereitgestellt werden. Daher muss die richtige Gangkombination je nach Fahrsituation gewählt werden.
Weiter werden an Fahrzeuge, insbesondere an Lastkraftfahrzeuge oder Wasserfahrzeuge, sehr unterschiedliche Anforderungen gestellt, d.h. es werden in unterschiedlichen Fahrzeugen Elektromotoren und/oder Getriebe mit unterschiedlichen Momenten-Kennlinien eingesetzt, um den Leistungsbereich und/oder die Leistungsbereiche des Gesamtantriebsmoments optimal an die Anforderungen des Fahrzeugs anpassen zu können. Daher ist es weiter vorteilhaft, ein Verfahren zur Berechnung einer Sollgangkombination anzugeben, das automatisch bzw. einfach an die unterschiedlichen Anforderungen der Fahrzeuge angepasst werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Berechnung der Sollgangkombinationen der Getriebe von Antrieb ssträngen für Fahrzeuge mit mehreren Antriebsträngen zur Verfügung zu stellen, das dem Fahrzeug die Antrieb sstränge mit einem einfachen Berechnungsverfahren situativ eine ausreichende Gesamtantriebskraft und/oder Gesamtwiderstandskraft zur Verfügung stellen kann.
Weiter ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Berechnung der Sollgangkombination anzugeben, das auf beliebige Antriebsstrangkonzepte mit unterschiedlicher Anzahl von Gängen der Getriebe und unterschiedlichen Momenten-Kennlinien der Getriebe und/oder der Elektromotoren übertragen werden kann.
Weiter ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Berechnung der Sollgangkombination anzugeben, das einfach an unterschiedliche Beladungen des Fahrzeugs bzw. an ein unterschiedliches Fahrzeuggewicht angepasst werden kann.
Weiter ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Parameter der Strecke bzw. von umliegenden Fahrzeugen zu berücksichtigen.
Weiter ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug anzugeben, welches ein derartiges Verfahren anwendet bzw. bei dem ein derartiges Verfahren eingesetzt wird.
Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, beim Antreiben von Fahrzeugen mehrere Motoren zu nutzen, um eine Antriebsleistung des Fahrzeugs zu erhöhen. Dabei können mehrere klein bzw. gering dimensionierte Elektromotoren eingesetzt werden, wobei das das Fahrzeug trotzdem eine hohe bzw. die geforderte Antriebsleistung aufbringen kann. Ziel ist es, dafür ein Verfahren zur Auswahl und Aktivierung einer Sollgangkombination für die Getriebe, die zwischen den Antriebsachsen und den Motoren vorhanden sind, zur Verfügung zu stellen, das zum einen sicherstellt, das durch die Antriebsachsen ein ausreichendes Moment zur Verfügung gestellt werden kann, und andererseits sicherstellt, dass die Elektromotoren der Antriebsysteme ausreichend ausgelastet werden, sodass diese in einem effizienten Arbeitsbereich betrieben werden. Um bei der Bestimmung der Sollgangkombination mehrere Antriebssysteme mit jeweils einem Elektromotor und einem Getriebe berücksichtigen zu können, wird ein Verfahren angegeben, das die Sollgangkombination kräfteba- siert, d.h. auf Basis eines Vergleichs einer Längskraftanforderung und einer Kraft bestimmt, die mit den einzelnen Gangkombinationen der Getriebe der beiden Antriebssysteme zur Verfügung gestellt werden kann.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorzugsweise Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfmdungsgemäß wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Sollgangkombination für ein Fahrzeug mit wenigstens zwei Antriebssystemen bzw. Antriebssträngen angegeben, wobei jedes Antriebssystem eine Fahrzeugachse antreibt und jedes der zwei Antriebsysteme wenigstens einen Motor und wenigstens ein Getriebe aufweist, wobei wenigstens einer der Motoren ein Elektromotor ist und wenigstens ein Getriebe zwei Gänge aufweist; wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: Bestimmung der Sollgangkombination basierend auf einem Vergleich einer Längskraftanforderung mit maximalen Gesamtantriebskräften und/oder minimalen Gesamtwiderstandskräften von möglichen Gangkombinationen der wenigstens zwei Getriebe, wobei die maximalen Gesamtantriebskräfte die Summe der maximalen Antriebskräfte der möglichen Gangkombinationen und die minimalen Gesamtwiderstandskräfte die Summe der minimalen Widerstandskräfte der möglichen Gangkombinationen sind; und/oder wobei die Längskraftanforderung basierend auf einem vorausliegenden Streckenverlauf bestimmt wird; und/oder wobei die Längskraftanforderung basierend auf einer Geschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung von wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug und/oder basierend auf einem Abstand zu wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug bestimmt wird.
Die Sollgangkombination sind die Gänge, die die einzelnen Getriebe aufweisen sollen bzw. die Gänge, in die die einzelnen Getriebe der wenigstens zwei Antriebs system geschaltet werden sollen. Beispielsweise weisen die Getriebe der wenigstens zwei Antriebssysteme zwei, drei oder vier Gänge auf. Durch die einzelnen Gänge der Getriebe der wenigstens zwei Antriebs Systeme können die Elektromotoren der wenigstens zwei Antriebs Systeme bei gleicher Drehzahl des Elektromotors unterschiedliche Momente an den Fahrzeugachsen aufbringen.
Die angetriebenen Fahrzeugsachsen können Hinterachsen und/oder Vorderachsen sein. Das Fahrzeug kann auch nur eine Hinterachse umfassen, die durch ein Antriebssystem angetrieben ist. Weiter kann das Fahrzeug auch zwei Vorderachsen umfassen, wobei eine oder beide Vorderachse angetrieben werden können. Es können auch mehrere Vorderachsen und/oder mehrere Hinterachsen angetrieben und/oder alle Fahrzeugachsen angetrieben sein. Das Antriebssystem zum Antreiben jeweils einer Fahrzeugachse kann einen Elektromotor umfassen. Das Antriebsystem kann aber auch anstatt des Elektromotors einen anderen und/oder weiteren Motor, beispielsweise einen Verbrennungsmotor umfassen. Weiter können die Antriebssysteme frei voneinander betrieben werden, d.h. die Antriebsysteme stehen nicht in direkter Wirkverbindung miteinander. Jedes der Antriebssysteme umfasst eines der wenigstens zwei Getriebe.
Die Längskraftanforderung ist die Kraft, die das Fahrzeug zurzeit zur Verfügung stellen soll. In der Längskraftanforderung ist beispielsweise berücksichtigt, wieviel Kraft von einem Fahrer und/oder einem automatisierten Fahrsystem von dem Fahrzeug gerade angefordert wird, und/oder eine Kraft, die aufgrund einer aktuellen Fahrbahnneigung und/oder einer Fahrbahnneigung in einem vorausliegenden Streckenabschnitt notwendig sein wird, und/oder eine Kraft, die die eine erwartbare zusätzliche Krafteingabe des Fahrers und/oder des automatisierten Fahrsystems abbildet.
Die maximalen Gesamtantriebskräfte sind maximale Antriebskräfte, die die Antriebssysteme zusammen in einer ausgewählten Gangkombination an den angetriebenen Achsen maximal in Summe zur Verfügung stellen können bzw. die maximalen Antriebskräfte mit der die Antriebsysteme in einer Gangkombination die angetriebenen Achsen beschleunigen können. Die Gesamtantriebskräfte sind in Fahrtrichtung des Fahrzeugs definiert und daher positiv.
Die minimalen Gesamtwiderstandskräfte sind die Widerstandskräfte, die alle Antriebssysteme in einer ausgewählten Gangkombination an den angetriebenen Achsen in Summe zur Verfügung stellen können, d.h. die im Betrag maximalen Widerstandskräfte mit der die Antriebsysteme in einer Gangkombination die angetriebenen Achsen abbremsen können. Die Gesamtwiderstandskräfte sind entgegen einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs definiert und daher negativ. Die minimalen Widerstandskräfte sind im Betrag positive und maximale Widerstandskräfte des jeweiligen Gangs des jeweiligen Getriebes, d.h. die Kombination von Gängen der mehreren Getriebe die eine maximale Widerstandskraft (Bremskraft) aufbringen.
Beispielsweise wird die Längskraftanforderung basierend auf einem vorausliegenden Streckenverlaufberechnet.
Der vorausliegende Streckenverlauf kann beispielsweise durch digitale Kartendaten und/oder durch die Sensorik, beispielsweise LIDAR, RADAR oder Kamera bestimmt werden. Beispielsweise wird das Fahrzeug durch GPS und/oder charakteristische Landmarken, beispielsweise Verkehrsschilder, auf der digitalen Karte lokalisiert. Darauffolgend kann der vorausliegende Streckenverlauf beispielsweise in einzelne vorausliegende Streckenabschnitte eingeteilt werden. Aufgrund des vorausliegenden Streckenverlaufs kann die Längskraftanforderung beim manuellen Fahren (über das Gas- und/oder Bremspedal) reduziert werden und/oder beim Fahren eines automatisierten Fahrsystems sogar situativ weggelassen werden.
In dem vorausliegenden Streckenverlauf und/oder in den einzelnen vorausliegenden Streckenabschnitten können Steigungen und/oder Ortseinfahrten und/oder Geschwindigkeitsbegrenzungen hinterlegt sein. Weiter können für den vorausliegenden Streckenverlauf und/oder die einzelnen vorausliegende Streckenabschnitte beispielsweise Geschwindigkeitsverläufe oder Beschleunigungsverläufe für das Fahrzeug vorgegeben sein. Weiter können an charakteristischen Punkten, beispielsweise einer Ortseinfahrt oder einem Pass bzw. einem Übergang zwischen positiver und negativer Steigung, Zielgeschwindigkeiten und/oder Zielbeschleunigungen vorgegeben sein und eine Steuerung kann beispielsweise einen energie- und/oder zeitoptimalen Geschwindigkeitsverlauf oder Beschleunigungsverlauf für das Fahrzeug auf den vorausliegenden Streckenverlauf und/oder den einzelnen vorausliegenden Streckenabschnitten berechnen. Anhand der Geschwindigkeitsverläufe und/oder Beschleunigungsverläufe kann die Längskraftanforderung prädiktiv und energieeffizient bestimmt werden. Aufgrund der Geschwindigkeitsverläufe und/oder Beschleunigungsverläufe kann die Längskraftanforderung beim manuellen Fahren reduziert werden und/oder beim Fahren eines automatisierten Fahrsystems sogar situativ weggelassen werden.
Beispielsweise wird die Längskraftanforderung basierend auf einer Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung von wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug und/oder basierend auf einem Abstand zu wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug berechnet.
Dies kann zum Beispiel dazu genutzt werden, Platooning energieeffizient zu gestalten. Das Platoon- ing beschreibt ein System für den Straßenverkehr, bei dem mehrere Fahrzeuge mit Hilfe eines technischen Steuerungssystems in sehr geringem Abstand hintereinander fahren können, ohne die Verkehrssicherheit zu beeinträchtigen. Die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des vorausfahrenden und/oder des hinterherfahrenden Fahrzeugs kann die aktuelle Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des vorausfahrenden und/oder des hinterherfahrenden Fahrzeugs und/oder eine geplante bzw. vorausliegende Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des vorausfahrenden und/oder des hinterherfahrenden Fahrzeugs sein. Der Abstand zu wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug kann ein aktueller Abstand sein und/oder ein geplanter Abstand zu wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug. Es können auch die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung von und/oder der Abstand zu mehreren vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeugen gleichzeitig berücksichtigt werden. Beispielsweise sind zu Beginn des Verfahrens bzw. bei Initialisierung des Algorithmus zunächst die wenigstens zwei Getriebe der wenigstens zwei Antriebssysteme im Leerlauf.
Beispielsweise wird das Verfahren begonnen bzw. initialisiert, sobald die Längskraftanforderung nach einem Start des Fahrzeugs und/oder nach einem Stillstand des Fahrzeugs zum ersten Mal gestellt wird.
Die Bestimmung der Sollgangkombination erfolgt über einen Vergleich von Kräften, die am Rad wirken sollen und maximal wirken können und damit rein kräftebasiert. Dadurch wird automatisch die Fahrzeugmasse in der Berechnung berücksichtigt und es kann das gleiche Verfahren für verschiedene Momenten-Kennlinien der Getriebe und der Elektromotoren, bei verschiedenen Fahrzeugtypen und bei unterschiedlicher Ladung verwendet werden.
Vorzugsweise berücksichtigt die Bestimmung der maximalen Gesamtantriebskräfte und der minimalen Gesamtwiderstandskräfte Gangkombinationen als die möglichen Gangkombinationen, bei denen wenigstens eines der wenigstens zwei Getriebe in einem Leerlaufist. Vorzugsweise wird der Leerlauf eines oder mehrere Getriebe der Antriebsysteme als zusätzlicher Gang bei der Bestimmung der Gangkombinationen berücksichtigt.
Es ist auch möglich, abhängig von der Geschwindigkeit verschiedene Gänge bei der Auswahl bzw. Sollgangbestimmung auszulassen, da deren Aktivierung unwahrscheinlich bzw. technisch nicht möglich ist. Somit kann die Anzahl der praktisch auswählbaren Gänge eingegrenzt werden und manche theoretisch mögliche Gangkombinationen können bei der praktischen Auswahl unberücksichtigt bleiben.
Dadurch kann beispielsweise sichergestellt werden, dass die Elektromotoren der einzelnen Antriebssysteme mit einer günstigen Kraftausnutzung betrieben werden. Dazu kann es energetisch sinnvoller sein, wenigstens ein Antriebsystem zu deaktivieren bzw. dessen Getriebe im Leerlauf zu betreiben und dafür das andere oder die anderen Antriebssysteme höher zu belasten und damit in einem energieeffizienteren Bereich zu betreiben. Der Elektromotor kann beispielsweise energieeffizient arbeiten, wenn der Elektromotor 50 Prozent oder mehr seines maximalen Drehmoments zur Verfügung stellt. Daher kann beispielsweise das Fahrzeug situativ energieeffizienter betrieben werden, wenn ein Antriebs system im Leerlauf betrieben wird und dadurch der Elektromotor eines weiteren Antriebsystems höher ausgelastet ist, d.h. beispielsweise mehr als 50 Prozent seines maximalen Drehmoments zur Verfügung stellt.
Vorzugsweise wird in dem Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination, wenn die Längs- kraftraftanforderung größer und/oder gleich null ist, die Sollgangkombination durch einen Vergleich der Längskraftraftanforderung mit den maximalen Gesamtantriebskräften bestimmt und ansonsten durch einen Vergleich mit den minimalen Gesamtwiderstandkräften bestimmt.
Wenn die Längskraftanforderung positiv ist, wird beispielsweise davon ausgegangen, dass das Fahrzeug durch den Nutzer und/oder das automatisiertes Fahrsystem und/oder aufgrund einer positiven Steigung beschleunigt wird. Daher kann die Sollgangkombination bestimmt werden, die dem Fahrzeug ein ausreichend oder möglichst großes Gesamtantriebsmoment zur Verfügung stellen kann. Sofern die Längskraftanforderung negativ ist, kann beispielsweise davon ausgegangen werden, dass das Fahrzeug durch den Nutzer und/oder das automatisierte Fahrsystem, beispielsweise aufgrund einer negativen Steigung, abgebremst wird. Daher kann die Sollgangkombination bestimmt werden, die dem Fahrzeug ein ausreichend oder möglichst großes Gesamtwiderstandsmoment zur Verfügung stellen kann.
Vorzugsweise wird in dem Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination, wenn keine maximale Gesamtantriebskraft größer und/oder gleich der Längskraftanforderung ist, die Gangkombination als Sollgangkombination ausgewählt, die die maximale Gesamtantriebskraft aufweist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Antriebssysteme voll ausgenutzt werden können.
Vorzugsweise wird in dem Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination, wenn keine maximale Gesamtwiderstandkraft kleiner und/oder gleich der Längskraftanforderung ist, die Gangkombinationen als Sollgangkombination ausgewählt, dass die minimale Gesamtwiderstandkraft aufweist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Antriebssysteme voll ausgenutzt werden können.
Vorzugsweise wird in dem Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination die Sollgangkombination derart bestimmt, sodass eine Gangkombination gewählt wird, in der nur in einer geringstmöglichen Anzahl der wenigstens zwei Getriebe der Gang geändert wird.
Beispielsweise wird zunächst geprüft, ob die Istgangkombination eine Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtantriebskraft oder Gesamtwiderstandskraft ist. Ist dies nicht der Fall, kann geprüft werden, ob eine Gangkombination als die Sollgangkombination verwendet werden kann, d.h. eine Gangkombination eine der Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtantriebskraft oder Gesamtwiderstandskraft ist, in der nur in dem Getriebe eines der Antriebsysteme ein Gang geändert werden muss. Falls dies nicht der Fall ist, wird überprüft, ob eine Gangkombination als Sollgangkombination verwendet werden kann, in der nur in zwei Getrieben ein Gang geändert werden muss, usw., um zu gewährleisten, dass an so vielen Antriebsachsen wie möglich gleichzeitig, während eines Schaltvorgangs, eine Kraft bzw. ein Drehmoment übertragen werden kann. Vorzugsweise wird, wenn in mehreren Gangkombinationen, bei denen jeweils eine gleiche geringstmöglichen Anzahl von Gängen geändert wird, diejenige Gangkombination gewählt, die die kleinste der maximalen Gesamtantriebskräfte und/oder die größte der minimalen Gesamtwiderstandkräfte aufweist. Dadurch können die Antriebssysteme in der Gangkombination arbeiten, die für das Fahrzeug am energieeffizientesten ist.
Vorzugsweise wird, die Längskraftanforderung aus einer Kraftreserve und einem Krafteingabe bestimmt.
Die Krafteingabe kann von dem Fahrer und/oder von dem automatisierten Fahrsystem erzeugt bzw. vorgegeben werden. Der Fahrer gibt die Krafteingabe beispielsweise über eine Position eines Gaspedals bzw. über eine Gaspedal Stellung und/oder eine Position eines Bremspedals bzw. über eine Bremspedalstellung ab. Darauffolgend wird die Gaspedal Stellung und/oder Bremspedalstellung in eine Krafteingabe umgerechnet. Das automatisierten Fahrsystem berechnet beispielsweise eine Sollbeschleunigung, die beispielsweise durch eine Multiplikation mit einer Fahrzeugmasse zu der Krafteingabe umgerechnet wird. Die Sollbeschleunigung ist vorzugsweise die Beschleunigung in Längsrichtung des Fahrzeugs. Die Krafteingabe kann beispielsweise auch kombiniert von dem Fahrer und dem automatisierten Fahrsystem vorgegeben werden, beispielsweise kann bei einem Berganfahrassistenten die Krafteingabe des automatisierten Fahrsystems ein Zurückrollen des Fahrzeugs am Berg verhindern und durch die Krafteingabe des Fahrers das Fahrzeug beschleunigen.
Vorzugsweise wird bei der Bestimmung der Sollgangkombination die Kraftreserve aus einer Beschleunigungsreserve und einer Fahrzeugmasse bestimmt.
Die Kraftreserve kann gleich der Fahrzeugmasse mal der Fahrzeugbeschleunigung sein. Die Fahrzeugmasse kann ein gemessener Wert und/oder ein geschätzter Wert sein. Die Fahrzeugmasse kann entweder über Sensorik gemessen werden oder beispielsweise indirekt über das Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs bestimmt werden.
Die Beschleunigungsreserve ist ein Wert dafür, wie stark die Gesamtantriebskraft und/oder die Gesamtwiderstandskraft bereits ausgenutzt wird, d.h. die Beschleunigungsreserve gibt an, wie stark in der derzeitigen Gangkombination das Fahrzeug noch beschleunigt und/oder verzögert werden kann. Weiter kann die Beschleunigungsreserve in Abhängigkeit einer maximalen Fahrzeugbeschleunigung und einer maximalen Fahrzeugverzögerung und einer Fahrzeugbeschleunigung oder Fahrzeugverzögerung bestimmen, wie stark das Fahrzeug noch beschleunigt und/oder abgebremst werden soll, beispielsweise ohne Systemgrenzen des Fahrzeugs zu überschreiten und dem Fahrer eine gute Fahrbarkeit zur Verfügung stellen zu können. Vorzugsweise wird die Beschleunigungsreserve aus einer Kraftausnutzung und einer Beschleunigungsausnutzung bestimmt.
Vorzugsweise wird die Beschleunigungsreserve aus einem Kennfeld bestimmt, das für jede Kraftausnutzung und Beschleunigungsausnutzung einen Wert aufweist, wobei, wenn die Krafteingabe größer gleich null ist, der Wert mit einer maximalen Fahrzeugbeschleunigung multipliziert wird und/oder ansonsten der Wert mit einer maximalen Fahrzeugverzögerung multiplizieren wird.
Die maximale Beschleunigung hängt beispielsweise von dem Fahrzeugtyp und/oder einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Weiter kann die maximale Beschleunigung derart bestimmt sein, sodass die Energieeffizienz beim Fahren erhöht wird. Die maximale Verzögerung hängt beispielsweise von dem Fahrzeugtyp und/oder von der Fahrzeugmasse ab. Weiter kann die maximale Verzögerung derart bestimmt sein, sodass die Energieeffizienz beim Fahren erhöht wird.
Vorzugsweise wird, wenn die Krafteingabe größer gleich null ist, die Kraftausnutzung aus einem Verhältnis der Krafteingabe zu einer maximalen Gesamtantriebskraft einer Istgangkombination der wenigstens zwei Getriebe bestimmt und/oder ansonsten wird die Kraftausnutzung aus einem Verhältnis der Krafteingabe zu einer maximalen Gesamtwiderstandkraft der Istgangkombination der wenigstens zwei Getriebe bestimmt.
Vorzugsweise wird, wenn die Krafteingabe größer und/oder gleich null ist die Beschleunigungsausnutzung aus einem Verhältnis einer Fahrzeugbeschleunigung zu der maximalen Fahrzeugbeschleunigung bestimmt und/oder ansonsten wird die Beschleunigungsausnutzung aus einem Verhältnis einer Fahrzeugverzögerung zu der maximalen Fahrzeugverzögerung bestimmt.
Die Fahrzeugbeschleunigung entspricht einer positiven Beschleunigung oder einer Beschleunigung gleich null und die Fahrzeugverzögerung einer negativen Beschleunigung. Die Fahrzeugbeschleunigung und die Fahrzeugverzögerung sind vorzugsweise auf demselben Signal bzw. die Fahrzeugbeschleunigung und die Fahrzeugverzögerung wird vorzugsweise auf einem selben Wert in einem bestimmten Zahlenbereich angegeben.
Beispielsweise wird die Beschleunigungsreserve basierend auf einem vorausliegenden Streckenverlaufberechnet.
Der vorausliegende Streckenverlauf kann beispielsweise durch digitale Kartendaten und/oder durch die Sensorik, beispielsweise LIDAR, RADAR oder Kamera bestimmt werden. Beispielsweise wird das Fahrzeug durch GPS und/oder charakteristische Landmarken, beispielsweise Verkehrsschilder, auf der digitalen Karte lokalisiert. Darauffolgend kann der vorausliegende Streckenverlauf beispielsweise in einzelne vorausliegende Streckenabschnitte eingeteilt werden.
Aufgrund des vorausliegenden Streckenverlaufs kann die Beschleunigungsreserve beim manuellen Fahren (über das Gas- und/oder Bremspedal) reduziert werden und/oder beim Fahren eines automatisierten Fahrsystems sogar situativ weggelassen werden.
In dem vorausliegenden Streckenverlauf und/oder in den einzelnen vorausliegenden Streckenabschnitten können Steigungen und/oder Ortseinfahrten und/oder Geschwindigkeitsbegrenzungen hinterlegt sein. Weiter können für den vorausliegenden Streckenverlauf und/oder die einzelnen vorausliegende Streckenabschnitte beispielsweise Geschwindigkeitsverläufe oder Beschleunigungsverläufe für das Fahrzeug vorgegeben sein. Weiter können an charakteristischen Punkten, beispielsweise einer Ortseinfahrt oder einem Pass bzw. einem Übergang zwischen positiver und negativer Steigung, Zielgeschwindigkeiten und/oder Zielbeschleunigungen vorgegeben sein und eine Steuerung kann beispielsweise einen energie- und/oder zeitoptimalen Geschwindigkeitsverlauf oder Beschleunigungsverlauf für das Fahrzeug auf den vorausliegenden Streckenverlauf und/oder den einzelnen vorausliegenden Streckenabschnitten berechnen. Anhand der Geschwindigkeitsverläufe und/oder Beschleunigungsverläufe kann die Beschleunigungsreserve prädiktiv und energieeffizient bestimmt werden. Aufgrund der Geschwindigkeitsverläufe und/oder Beschleunigungsverläufe kann die Beschleunigungsreserve beim manuellen Fahren reduziert werden und/oder beim Fahren eines automatisierten Fahrsystems sogar situativ weggelassen werden.
Beispielsweise wird die Beschleunigungsreserve basierend auf einer Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung von wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug und/oder basierend auf einem Abstand zu wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug berechnet.
Dies kann zum Beispiel dazu genutzt werden, Platooning energieeffizient zu gestalten. Das Platoon- ing beschreibt ein System für den Straßenverkehr, bei dem mehrere Fahrzeuge mit Hilfe eines technischen Steuerungssystems in sehr geringem Abstand hintereinander fahren können, ohne die Verkehrssicherheit zu beeinträchtigen. Die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des vorausfahrenden und/oder des hinterherfahrenden Fahrzeugs kann die aktuelle Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des vorausfahrenden und/oder des hinterherfahrenden Fahrzeugs und/oder eine geplante bzw. vorausliegende Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des vorausfahrenden und/oder des hinterherfahrenden Fahrzeugs sein. Der Abstand zu wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug kann ein aktueller Abstand sein und/oder ein geplanter Abstand zu wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug. Es können auch die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung von und/oder der Abstand zu mehreren vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeugen gleichzeitig berücksichtigt werden.
Vorzugsweise wird die Krafteingabe limitiert. Die Krafteingabe wird vorzugsweise limitiert bevor die Beschleunigungsreserve, die Kraftreserve und die Krafteingabe berechnet wird. Die Limitierung der Krafteingabe kann auch nur dann erfolgen, wenn die Krafteingabe größer null ist. Wenn die Krafteingabe kleiner null ist, kann es vorteilhaft sein, die Krafteingabe nach unten hin nicht zu begrenzen, um dem Fahrzeug ein maximales Bremsmoment (maximale Rekuperation) zur Verfügung stellen zu können.
Vorzugsweise wird die limitierte Krafteingabe aus dem Minimum der Krafteingabe und einer Summe aus einer Widerstandsbeschleunigung und der maximalen Fahrzeugbeschleunigung mal der Fahrzeugmasse bestimmt.
Die Widerstandsbeschleunigung hängt von einem Rollwiderstand und/oder einer Steigung ab. Der Rollwiderstand und/oder die Steigung bzw. Fahrbahnneigung können beispielsweise durch Sensoren bestimmt werden. Weiter kann der Rollwiderstand und/oder die Steigung aus dem vorausliegenden Streckenverlauf und/oder einzelnen vorausliegenden Streckenabschnitten ausgelesen werden.
Die vorliegende Erfindung umfasst ein nicht-flüchtiges, computerlesbares Speichermedium zum physischen Speichern von Computerprogrammanweisungen, die von einem Prozessor ausgeführt werden können, wobei die Computerprogrammanweisungen das Verfahrens zur Bestimmung der Sollgangkombination definieren.
Weiter umfasst die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens zwei Antriebssystemen zum Antreiben jeweils einer Fahrzeugsachse, wobei jedes Antriebs system umfasst: einen Elektromotor und wenigstens ein Getriebe mit jeweils wenigstens zwei Gängen, wobei der Elektromotor mit dem Getriebe in Wirkverbindung steht; und eine Steuerung, die dazu eingerichtet ist, das Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination durchzuführen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren im Detail beschrieben:
Figur 1 zeigt ein Fahrzeug mit einer Steuerung, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren zur Bestimmung einer Sollgangkombination durchzuführen.
Figur 2 zeigt das Fahrzeug, das in Figur 1 dargestellt ist, von unten; Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung einer Sollgangkombination;
Figur 4 zeigt ein Blockdiagram, das dazu eingerichtet ist, ein Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination auszuführen;
Figur 5 zeigt ein Blockdiagram des Moduls zur Bestimmung einer Sollgangkombination, das in Figur 3 dargestellt ist, das dazu eingerichtet ist, die Sollgangkombination zu bestimmen;
Figur 6 zeigt ein Blockdiagram eines Moduls, das in dem Modul zur Bestimmung einer Sollgangkombination, das in Figur 4 dargestellt ist, angeordnet ist, das dazu eingerichtet ist, die möglichen Gangkombinationen zu bestimmen;
Figur 7 zeigt ein Blockdiagram eines Moduls, das in dem Modul zur Bestimmung einer Sollgangkombination, das in Figur 4 dargestellt ist, angeordnet ist, das dazu eingerichtet ist, die optimale Gangkombination zu bestimmen;
Figur 8 zeigt ein Blockdiagram eines Moduls zur Bestimmung einer Sollgangkombination, das in Figur 3 dargestellt ist, das dazu eingerichtet ist, eine Kraftreserve zu bestimmen;
Figur 9 zeigt ein Blockdiagram eines Moduls zur Bestimmung von Gesamtantriebskräften, das in Figur 3 dargestellt ist, das dazu eingerichtet ist, maximale Gesamtantriebskräfte der möglichen Gangkombinationen und maximale Gesamtwiderstandskräfte der möglichen Gangkombinationen zu bestimmen;
Figur 10 zeigt ein Blockdiagramm des Moduls zur Bestimmung einer limitierten Krafteingabe, das in Figur 3 dargestellt ist, das dazu eingerichtet ist, eine Krafteingabe zu limitieren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet.
Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 1, insbesondere eine Lastkraftfahrzeug, mit drei Fahrzeugachsen 4. Das Fahrzeug 1 umfasst eine Vorderachse 43 und eine erste Hinterachse 41 und eine zweite Hinterachse 42. Die erste Hinterachse 41 liegt zwischen der Vorderachse 43 und der zweiten Hinterachse 42. Das Fahrzeug 1 umfasst weiter eine Steuerung 100, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren zur Bestimmung einer Sollgangkombination durchzuführen.
Figur 2 zeigt das Fahrzeug 1, das in Figur 1 dargestellt ist, von unten. Die erste Hinterachse 41 und die zweite Hinterachse 42 sind jeweils durch einen Elektromotor 2 angetrieben. Zwischen der ersten Hinterachse 41 und der zweiten Hinterachse 42 und dem jeweiligen Elektromotor 2 ist jeweils ein Getriebe 3 angeordnet. Figur 3 zeigt das Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination 1000, das einen Schritt S 1001 zur Bestimmung der Sollgangkombination basierend auf einem Vergleich einer Längskraft- anforderung mit maximalen Gesamtantriebskräften und/oder minimalen Gesamtwiderstandkräften von möglichen Gangkombinationen der wenigstens zwei Gänge der wenigstens zwei Getriebe umfasst.
Figur 4 zeigt ein Blockdiagramm zu der Bestimmung der Sollgangkombination 110, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination 1000 auszuführen.
Das Blockdiagramm zeigt ein Modul zur Bestimmung einer limitierten Krafteingabe M100, ein Modul zur Bestimmung von Gesamtantriebskräften M200 (bzw. zur Bestimmung von Gesamtwiderstandkräften), ein Modul zur Bestimmung einer Kraftreserve M300 und ein Modul zur Bestimmung einer Sollgangkombination M400.
Das Modul zur Bestimmung der Sollgangkombination M400 kann dazu eingerichtet sein, die Sollgangkombination 110 zu bestimmen. Die Eingangsgrößen des Moduls zur Bestimmung der Sollgangkombination M400 können eine Krafteingabe 210, eine Kraftreserve 160, maximale Gesamtwiderstandskräfte der möglichen Gangkombinationen 150, maximale Gesamtantriebskräfte der möglichen Gangkombinationen 140, eine minimalen Gesamtwiderstandskraft der Istgangkombination 155 und eine maximale Gesamtantriebskraft der Istgangkombination 145 sein. Die Kraftreserve 160 gibt an wie viel Kraft, Antriebskraft oder Widerstandskraft, zusätzlich zur Krafteingabe als Reserve vorgehalten werden soll.
Beispielsweise ist das Modul zur Bestimmung der Kraftreserve M300 dazu eingerichtet, die Kraftreserve 160 zu bestimmen. Die Eingangsgrößen des Moduls zur Bestimmung der Kraftreserve M300 sind beispielsweise die Krafteingabe 210, eine maximale Fahrzeugbeschleunigung 181 und eine maximale Fahrzeugverzögerung 182, eine Fahrzeugbeschleunigung oder Fahrzeugverzögerung 180, eine Fahrzeugmasse 120, die maximale Gesamtantriebskraft der Istgangkombination 145 und die minimalen Gesamtwiderstandskraft der Istgangkombination 155.
Die maximale Fahrzeugbeschleunigung 181 und/oder die maximale Fahrzeugverzögerung 182 hängt beispielsweise von einer Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder von einem Fahrzeugtyp ab. Die maximale Fahrzeugbeschleunigung 181 und/oder die maximale Fahrzeugverzögerung 182 können aber auch von einem vorausliegenden Streckenverlauf abhängen. Der vorausliegende Streckenverlauf kann beispielsweise durch eine digitale Karte oder durch Sensorik des Fahrzeugs bestimmt werden. Die Fahrzeugbeschleunigung oder Fahrzeugverzögerung 180 ist ein aktueller Beschleunigungswert des Fahrzeugs. Die Fahrzeugbeschleunigung oder Fahrzeugverzögerung 180 kann positiv, negativ oder null sein. Die maximale Gesamtantriebskraft der Istgangkombination 145 ist eine Kraft, die die Antriebssysteme des Fahrzeugs in den aktuellen Gängen der Getriebe der Antriebssysteme maximal dem Fahrzeug zur Beschleunigung zur Verfügung stellen können. Die minimalen Gesamtwiderstandskraft der Istgangkombination 155 ist eine Kraft, mit der die Antriebssysteme des Fahrzeugs in den aktuellen Gängen der Getriebe der Antriebs Systeme maximal das Fahrzeug abbremsen können.
Die Krafteingabe 210 kann limitiert sein. Beispielsweise ist das Modul zur Bestimmung der limitierten Krafteingabe M100 dazu eingerichtet, die limitierte Krafteingabe 210 zu bestimmen (gestrichelt dargestellt). Das Modul zur Bestimmung der limitierten Krafteingabe Ml 00 ist optional. Das Modul zur Bestimmung der limitierten Krafteingabe 210 kann beispielsweise als Eingangsgrößen die Fahreingabe 210 bzw. eine noch unlimitierte Krafteingabe 210, eine Umgebungsbeschleunigung 170, die maximale Fahrzeugbeschleunigung 181 und/oder die maximale Fahrzeugverzögerung 182 aufweisen. Die Umgebungsbeschleunigung 170 wird beispielsweise anhand einer Steigung der Straße bestimmt. Die Steigung kann die aktuelle Steigung und/oder die Steigung aus einem vorausliegenden Streckenverlauf sein. Der vorausliegenden Streckenverlauf kann beispielsweise aus einer digitalen Karte ausgelesen werden und/oder durch ein Fahrzeugsensor, beispielsweise eine Kamera, bestimmt werden. Weiter kann die Umgebungsbeschleunigung 170 auch aus einem vorausliegenden Streckenverlauf auch aus Zustandsgrößen umliegenden Fahrzeug berechnet werden. Die Zustandsgrößen der umliegenden Fahrzeuge sind beispielsweise ein Abstand zu dem umliegenden Fahrzeug, eine Geschwindigkeit des umliegenden Fahrzeugs, die Beschleunigung und/oder der Ruck des umliegenden Fahrzeugs. Beispielsweise ist das umliegende Fahrzeug ein Fahrzeug vor und/oder hinter dem Fahrzeug, dass das Verfahren zur Sollgangbestimmung anwendet. Die Umgebungsbeschleunigung 170 kann positiv oder negativ sein.
Eine beispielhafte Ausführungsform des Moduls zur Bestimmung der Sollgangkombination M400 ist in Figur 5 dargestellt. Das Modul zur Bestimmung der Sollgangkombination M400 umfasst beispielweise ein Modul zur Bestimmung möglicher Sollgangkombination M401, ein Modul zur Bestimmung optimaler Gangkombinationen M402 und ein Modul zur Bildung einer Hysterese. Zunächst wird in dem Modul zur Bestimmung der Sollgangkombination M400 eine Längskraftanforderung 130 bestimmt. Die Längskraftanforderung 130 wird beispielsweise aus der Summe der Kraftreserve 160 und der Krafteingabe 210 berechnet. Das Modul zur Bestimmung möglicher Sollgangkombinationen M401 kann dazu eingerichtet sein, die Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtantriebskraft oder Gesamtwiderstandskraft 112 zu bestimmen. Eingangsgrößen des Moduls zur Bestimmung möglicher Sollgangkombinationen M401 können die Längskraftanforderung 130 und die maximalen Gesamtantriebskräfte der möglichen Gangkombinationen 140 und die maximalen Gesamtantriebskräfte der möglichen Gangkombinationen 150 sein. Das Modul zur Bestimmung der optimalen Gangkombination M402 kann dazu eingerichtet sein, die Sollgangkombination 110 zu bestimmen. Eingangsgröße des Moduls zur Bestimmung der optimalen Gangkombination M402 können die Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtantriebskraft oder Gesamtwiderstandskraft 112 sein. Das Modul zur Bildung der Hysterese M403 (gestrichelt dargestellt) ist optional.
Das Modul zur Bildung der Hysterese M403 kann dazu eingerichtet sein, zu verhindern, dass die Sollgangkombination zu oft wechselt. Eingangsgrößen des Moduls zur Bildung der Hysterese M403 können die Längskraftanforderung 130, die maximalen Gesamtantriebskräfte der möglichen Gangkombinationen 140, die minimalen Gesamtwiderstandkräfte der möglichen Gangkombinationen 150, eine Istgangkombination 111, eine maximale Gesamtantriebskraft der Istgang- kombination 145 und eine minimalen Gesamtwiderstandskraft der Istgangkombination 155 sein. Das Modul zur Bildung der Hysterese M403 ist beispielsweise dazu eingerichtet, die Sollgangkombination 110 nur dann zu wechseln, wenn die Längskraftanforderung 130 von der Istgangkombination 110 nicht mehr erfüllt werden kann, d.h. wenn ein Vergleich der maximalen Gesamtantriebskraft der Istgangkombination 145 kleiner und/oder gleich der Längskraftanforderung 130 ist und/oder wenn ein Vergleich der minimalen Gesamtwiderstandskraft der Istgangkombination 155 größer und/oder gleich der Längskraftanforderung 130 ist. Bei diesem Vergleich kann ein Sicherheitsparameter berücksichtigt werden. Weiter kann das Modul zur Bildung der Hysterese M403 dazu eingerichtet sein, nach einem Wechsel der Sollgangkombination 110 eine Zeit abzuwarten, bis ein erneuter Wechsel der Sollgangkombination 110 möglich ist. Weiter kann das Modul zur Bildung der Hysterese M403 dazu eingerichtet sein, Schwingungen der Längskraftanforderung 130, bei- spielswiese durch einen Tiefpassfilter, zu reduzieren, bevor die Längskraftanforderung 130 zur Bestimmung der Sollgangkombination 110 verwendet wird.
Das Modul zur Bestimmung möglicher Sollgangkombinationen M401, das dazu eingerichtet ist, Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtantriebskraft oder Gesamtwiderstandskraft 112 zu bestimmen, ist beispielhaft in Figur 6 dargestellt. Das Modul zur Bestimmung möglicher Sollgangkombinationen M401 kann ein Vergleichsmodul M4011 und ein Vergleichsmodul M4012 umfassen. Das Vergleichsmodul 4011 kann dazu eingerichtet sein, die Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtantriebskraft 113 basierend auf der Längskraftanforderung 130 und der maximalen Gesamtantriebskräften der möglichen Gangkombinationen 140 zu bestimmen, d.h. Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtantriebskraft 113 können diejenigen Gangkombinationen sein, deren maximale Gesamtantriebskräfte größer und/oder gleich der Längskraftanforderung 130 sind. Das Vergleichsmodul 4012 kann dazu eingerichtet sein, die Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtwiderstandskraft 114 basierend auf der Längskraftanforderung 130 und der maximalen Gesamtwiderstandskräften der möglichen Gangkombinationen 150 zu bestimmen, d.h. Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtantriebskraft 114 können diejenigen Gangkombinationen sein, deren maximale Gesamtantriebskräfte kleiner und/oder gleich der Längskraftanforderung 130 sind. Beispielhaft ist das Modul zur Bestimmung möglicher Sollgangkombinationen M401 dazu eingerichtet, wenn die Längskraftanforderung 130 größer und/oder gleich null ist, die Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtantriebskraft 140 als Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtantriebskraft oder Gesamtwiderstandskraft 112 zu wählen und ansonsten die Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtwiderstandskraft 150 als Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtantriebskraft oder Gesamtwiderstandskraft 112 zu wählen.
Das Modul zur Bestimmung der optimalen Gangkombination M402, das dazu eingerichtet ist, die Sollgangkombination 110 zu bestimmen, ist beispielhaft in Figur 7 dargestellt. Das Modul zur Bestimmung der optimalen Gangkombination M402 kann ein Vergleichsmodul M4021, ein Vergleichsmodul M4022 und ein Vergleichsmodul M4023 umfassen.
Das Vergleichsmodul M4021 kann dazu eingerichtet sein, aus einer Istgangkombination 111 und einer Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtantriebskraft oder Gesamtwiderstandskraft 112 diejenige Gangkombinationen mit geringstmöglichen Änderungen der Gänge der Getriebe der Antriebssysteme 115 zu bestimmen. Das Vergleichsmodul M4021 ist beispielsweise dazu eingerichtet, zunächst zu prüfen, ob die Istgangkombination 111 eine der Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtantriebskraft oder Gesamtwiderstandskraft 112 ist. Ist dies der Fall, kann die Istgangkombination 111 als Gangkombinationen mit geringstmöglichen Änderungen der Gänge der Getriebe der Antriebssysteme 115 gewählt werden. Ist dies nicht der Fall, kann das Vergleichsmodul M4021 dazu eingerichtet sein, durch einen Vergleich der Istgangkombination 111 mit den Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtantriebskraft oder Gesamtwiderstandskraft 112, diejenigen Gangkombinationen als Gangkombinationen mit geringstmöglichen Änderungen der Gänge der Getriebe der Antriebssysteme 115 zu bestimmen, in denen nur ein Gang, darauffolgend zwei Gänge, etc. der wenigstens zwei Getriebe geändert werden muss bzw. müssen.
Das Vergleichsmodul M4022 kann dazu eingerichtet sein, die Sollgangkombination 110 durch einen Vergleich der Gangkombinationen mit geringstmöglichen Änderungen der Gänge der Getriebe der Antriebssysteme 115 und den maximalen Gesamtantriebskräften der möglichen Gangkombinationen 140 zu bestimmen. Es kann diejenige Gangkombination der Gangkombinationen mit geringstmöglichen Änderungen der Gänge der Getriebe der Antriebssysteme 115 als Sollgangkombination 110 gewählt werden, die die kleinste Gesamtantriebskraft aufweist. Gibt es beispielsweise keine Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtantriebskraft oder Gesamtwiderstandskraft 112 und damit auch keine Gangkombinationen mit geringfügigen Änderungen der Gänge der Getriebe der Antriebssysteme 115, kann das Vergleichsmodul weiter dazu eingerichtet sein, diejenige Gangkombination als die Sollgangkombination 110 zu wählen, die die größte Gesamtantriebskraft aufweist.
Das Vergleichsmodul M4023 kann weiter dazu eingerichtet sein, die Sollgangkombination 110 durch einen Vergleich der Gangkombinationen mit geringstmöglichen Änderungen der Gänge der Getriebe der Antriebssysteme 115 und den maximalen Gesamtwiderstandskräften der möglichen Gangkombinationen 150 zu bestimmen. Es kann diejenige Gangkombination der Gangkombinationen mit geringstmöglichen Änderungen der Gänge der Getriebe der Antriebssysteme 115 als Sollgangkombination 110 gewählt werden, die die größte Gesamtwiderstandskraft aufweist. Gibt es beispielsweise keine Gangkombinationen mit ausreichender Gesamtantriebskraft oder Gesamtwiderstandskraft 112 und damit auch keine Gangkombinationen mit geringfügigen Änderungen der Gänge der Getriebe der Antriebssysteme 115, kann das Vergleichsmodul weiter dazu eingerichtet sein, diejenige Gangkombination als die Sollgangkombination 110 zu wählen, die die kleinste Gesamtwiderstandskraft aufweist.
Die Sollgangkombination 110 kann eine Ausganggröße des Vergleichsmoduls M4022 und eine Ausgangsgröße des Vergleichsmoduls M4023 sein. Daher kann das Modul zur Bestimmung der optimalen Gangkombination 110 weiter dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit der Längs- kraftanforderung 130 die Ausganggröße des Vergleichsmoduls M4022 oder die Ausgangsgröße des Vergleichsmoduls M4023 als die Sollgangkombination 110 zu wählen. Beispielsweise ist das Modul zur Bestimmung der optimalen Gangkombination dazu eingerichtet, die Ausganggröße des Vergleichsmoduls M4022 als die Sollgangkombination 110 zu wählen, wenn die Längskraftan- forderung 130 größer und/oder gleich null ist. Weiter kann das Modul zur Bestimmung der optimalen Gangkombination dazu eingerichtet sein, wenn die Längskraftanforderung 130 kleiner und/oder gleich null ist, die Ausganggröße des Vergleichsmoduls M4023 als die Sollgangkombination 110 zu wählen.
Das Modul zur Bestimmung der Kraftreserve M300, das dazu eingerichtet ist, die Kraftreserve
160 zu berechnen, ist beispielhaft in Figur 8 dargestellt. Das Modul zur Bestimmung der Kraftreserve M300 umfasst das Kennfeld M301 und das Kennfeld M302. Das Modul zur Bestimmung der Kraftreserve M300 kann dazu eingerichtet sein, aus einer Beschleunigungsreserve
161 und einer Fahrzeugmasse 120 die Kraftreserve zu bestimmen. Dazu kann beispielsweise die Beschleunigungsreserve 161 mit der Fahrzeugmasse 120 multipliziert werden. Das Modul zur Bestimmung der Kraftreserve M300 kann dazu eingerichtet sein, die Beschleunigungsreserve 161 für einen Bremsfall und einen Antriebsfall zu bestimmen. Das Modul zur Bestimmung der Kraftreserve M300 kann dazu eingerichtet sein, die Beschleunigungsreserve 161 für den Antriebsfall zu bestimmen, sofern die Krafteingabe größer und/oder gleich null ist und ansonsten die Beschleunigungsreserve 161 für den Bremsfall zu bestimmen. Das Modul zur Bestimmung der Kraftreserve M300 kann dazu eingerichtet sein, zunächst eine Kraftausnutzung und eine Beschleunigungsausnutzung zu bestimmen. Die Kraftausnutzung kann im Antriebsfall ein Verhältnis der Krafteingabe 210 zu der maximalen Gesamtantriebskraft der Ist- gangkombination 145 sein. Die Beschleunigungsausnutzung kann im Antriebsfall ein Verhältnis der Fahrzeugbeschleunigung oder Fahrzeugverzögerung 180 zur maximalen Fahrzeugbeschleunigung 181 sein. Die Kraftausnutzung kann im Bremsfall ein Verhältnis der Krafteingabe 210 zu der minimalen Gesamtwiderstandskraft der Istgangkombination 155 sein. Die Beschleunigungsausnutzung kann im Bremsfall ein Verhältnis der Fahrzeugbeschleunigung oder Fahrzeugverzögerung 180 zur maximalen Fahrzeugbeschleunigung 181 sein. Weiter kann das Modul zur Bestimmung der Kraftreserve M300 dazu eingerichtet sein, im Antriebsfall aus einem Kennfeld M301 und/oder im Bremsfall aus einem Kennfeld M302 in Abhängigkeit der Kraftausnutzung und der Beschleunigungsausnutzung einen Wert auszulesen. Darauffolgend kann das Modul zur Bestimmung der Kraftreserve M300 dazu eingerichtet sein, die Beschleunigungsreserve 161 durch die Multiplikation des Werts im Antriebsfall mit einer maximalen Fahrzeugbeschleunigung 181 und im Bremsfall mit der maximalen Fahrzeugverzögerung 182 zu bestimmen.
Durch das Kennfeld M301 und/oder das Kennfeld M302 kann die Beschleunigungsreserve 161 adaptiv an die Fahrsituation angepasst werden, beispielsweise unabhängig von der aktuellen Geschwindigkeit. Dies führt mit einem geringen Konfigurationsaufwand in einen Zustand des Antriebs systems bzw. Antrieb Strangs, der der Fahrsituation angemessen ist. Der Konfigurationsaufwand ist gering, weil es die Fahrsituation, die beispielsweise vom Fahrwiderstand, Ausnutzung der aktuellen Antriebskraft, aktuelle Beschleunigung und maximale Beschleunigung abhängt, in relativen Größen zusammenfasst und daher für jede Fahrsituation einfach anwendbar ist. Vorzugsweise wird eine angemessene, aber nicht zu große, Beschleunigungsreserve 161 bestimmt, die dazu führt, dass die Elektromotoren der Antrieb Systeme in einem effizienten Betriebsbereich, beispielsweise mit einem Drehmoment zwischen 60 Prozent und 90 Prozent, betrieben werden, und nur wenn notwendig in einem höheren Bereich des Drehmoments. Weiter werden Veränderungen im Antriebs system bzw. im Antriebsstrang, z.B. Leistungsreduzierung aufgrund von hoher Temperatur der Elektromotoren der Antriebssysteme automatisch berücksichtigt.
Beispiele kann das Kennfeld M301 und/oder das Kennfeld M302 die folgenden charakteristischen Eigenschaften aufweisen:
Ist die Beschleunigungsausnutzung groß und die Kraftausnutzung gering, kann die Beschleunigungsreserve 161 klein und/oder gleich null sein. Dies kann zu einer Sollgangkombination mit einer kleineren maximalen Gesamtantriebskraft als die maximale Gesamtantriebskraft der Istgangkombination führen. Ist die Beschleunigungsausnutzung gering bis negativ und die Kraftausnutzung hoch, kann die Beschleunigungsreserve 161 hoch sein. Dies kann zu einer Sollgangkombination mit größeren maximalen Gesamtantriebskraft als die maximale Gesamtantriebs- kraft der Istgangkombination führen.
Ist die Beschleunigungsausnutzung groß und die Kraftausnutzung groß, kann die Beschleunigungsreserve 161 klein und/oder gleich null sein. Dies kann zu einer Sollgangkombination führen, die weiterhin eine ausreichende maximale Gesamtantriebskraft aufweist.
Ist die Kraftausnutzung gering bis null, kann die Beschleunigungsreserve 161 klein und/oder gleich null sein. Dies kann zu einer Sollgangkombination mit einer kleineren maximalen Gesamtantriebskraft als die maximale Gesamtantriebskraft der Istgangkombination führen. Dies führt dazu, dass die Kraftausnutzung wieder steigt.
Beispielsweise ist das Kennfeld M301 und/oder das Kennfeld M302, derart ausgebildet, sodass bei Veränderung der Krafteingabe fließende Übergänge der Beschleunigungsreserve erreicht werden. Weiter kann das Kennfeld M301 und/oder das Kennfeld M302 derart ausgebildet sein, sodass sich in Kombination mit einer achslastabhängigen Verteilung der Längskraft- anforderung auf die wenigstens zwei Antriebs Systeme eine moderate Ausnutzung des Haftwerts der wenigstens zwei Antrieb Systeme ergibt, wobei ein weiteres Antriebs system der wenigstens zwei Antriebs system vorzugsweise nur dann zugeschaltet wird, wenn die Ausnutzung des Haftwerts der wenigstens zwei Antrieb Systeme groß ist. Mit dem Haftwert ist eine Haftung der Räder der Fahrzeugsachsen der Antriebssysteme auf dem Boden bzw. der Straße gemeint. Weiter ist das Verfahren zur Bestimmung einer Sollgangkombination durch die einfache Applikation des Kennfelds M301 und/oder das Kennfelds M302 auf beliebige Arten und Kombinationen von Antriebs system en übertragbar. Weiter kann das Kennfeld M301 und/oder das Kennfeld M302 in Anhängigkeit der Kraftausnutzung und der Beschleunigungsausnutzung dieselben Werte bzw. denselben Wert aufweisen, d.h. es kann für den Antriebsfall und den Bremsfall dasselbe Kennfeld verwendet werden.
Das Modul zur Bestimmung der Gesamtantriebskräfte M200 (bzw. zur Bestimmung der Gesamtwiderstandskräfte), das dazu eingerichtet ist, die maximalen Gesamtantriebskräfte der möglichen Gangkombinationen 140, die minimalen Gesamtwiderstandkräfte der möglichen Gangkombinationen 150, die maximalen Gesamtantriebskraft der Istgangkombination 145 und die minimalen Gesamtwiderstandskraft der Istgangkombination 155 in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit 200 zu bestimmen, ist beispielhaft in Figur 9 gezeigt. Das Modul zur Bestimmung der Gesamtantriebskräfte M200 kann dazu eingerichtet sein, zunächst für jedes der wenigstens zwei Antriebs Systeme maximale Antriebskräfte und Widerstandskräfte zu bestimmen. Beispielshaft ist in Figur 9 eine Bestimmung maximaler Antriebskräfte eines ersten Antrieb systems 141, eine Bestimmung minimaler Widerstandkräfte eines ersten Antriebssystems 151, eine Bestimmung maximaler Antriebskräfte eines zweiten Antrieb systems 142 und eine Bestimmung minimaler Widerstandskräfte eines zweiten Antriebssystems 152 der wenigstens zwei Antriebssysteme gezeigt.
Zur Bestimmung der maximalen Antriebskräfte des ersten Antriebsystems 141 und der Bestimmung der minimalen Widerstandskräfte des ersten Antriebssystems 151 in den einzelnen Gängen des Getriebes des ersten Antriebssystems kann das Modul zur Bestimmung der Gesamtantriebskräfte M200 ein Modul M2011 und ein Modul M2021 umfassen. Zunächst kann das Modul zur Bestimmung der Gesamtantriebskräfte M200 dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit 200 aus dem Modul M2011, für jeden Gang Drehzahlen des Motors 201 des ersten Antriebssystems auszulesen. Darauffolgend kann das Modul M2021 dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit der Drehzahlen des Motors 201 des ersten Antriebs systems für jeden Gang die maximalen Antriebskräfte des ersten Antrieb systems 141 und die minimalen Widerstandkräfte des ersten Antriebssystems 151 zu bestimmen. Zunächst kann dafür das Modul M2021 dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit der Drehzahlen des Motors 201 maximalen Antriebsmomente und Widerstandsmomente für jeden Gang des ersten Antriebs systems zu bestimmen und drauffolgend in Abhängigkeit der maximalen Antriebsmomente und Widerstandsmomente und von Übersetzungsverhältnissen für jeden Gang des ersten Antriebssystems die maximalen Antriebskräfte des ersten Antriebsystems 141 und die minimalen Widerstandkräfte des ersten Antriebssystems 151 zu bestimmen.
Zur Bestimmung der maximalen Antriebskräfte des zweiten Antriebsystems 142 und der Bestimmung der minimalen Widerstandskräfte des zweiten Antriebs systems 152 in den einzelnen Gängen des Getriebes des ersten Antriebssystems kann das Modul zur Bestimmung der Gesamtantriebskräfte M200 ein Modul M2012 und ein Modul M2022 umfassen. Zunächst kann das Modul zur Bestimmung der Gesamtantriebskräfte M200 dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit 200 aus dem Modul M2012, für jeden Gang Drehzahlen des Motors 202 des zweiten Antrieb systems auszulesen. Darauffolgend kann das Modul M2022 dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit der Drehzahlen des Motors 202 des zweiten Antriebs systems für jeden Gang die maximalen Antriebskräfte des zweiten Antriebsystems 142 und die minimalen Widerstandkräfte des zweiten Antriebs systems 152 zu bestimmen. Zunächst kann das Modul M2022 dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit der Drehzahlen des Motors 202 des zweiten Antriebssystems maximale Antriebsmomente und Widerstandsmomente für jeden Gang des zweiten Antriebssystems zu bestimmen und drauffolgend in Abhängigkeit der maximalen Antriebsmomente und Widerstandsmomente und von Übersetzungsverhältnissen für jeden Gang des zweiten Antriebssystems die maximalen Antriebskräfte des zweiten Antriebsystems 142 und die minimalen Widerstandkräfte des zweiten Antriebssystems 152 zu bestimmen. Darauffolgend kann das Modul zur Bestimmung der Gesamtantriebskräfte M200 dazu eingerichtet sein, mittels eines Moduls M203 die maximale Gesamtantriebskräfte der möglichen Gangkombinationen 140 und die minimale Gesamtwiderstandkräfte der möglichen Gangkombinationen 150 zu bestimmen. Dafür kann das Modul M203 dazu eingerichtet sein, zunächst die möglichen Gangkombinationen zu bestimmen. Bei der Bestimmung der möglichen Gangkombination können auch die einzelnen Getriebe der Antrieb Systeme im Leerlauf berücksichtigt werden. Weiter kann das Modul 203 dazu eingerichtet sein, zur Bestimmung der maximalen Gesamtantriebskräfte der möglichen Gangkombinationen 140 die maximalen Antriebskräfte der wenigstens zwei Antriebsysteme, beispielweise die maximale Antriebskraft des ersten Antriebsystems 141 und die maximale Antriebskraft des zweiten Antriebssystems 142, für die möglichen Gangkombination zu addieren. Weiter kann das Modul 203 dazu eingerichtet sein, zur Bestimmung der minimalen Gesamtwiderstandskräfte der möglichen Gangkombinationen 150 die minimalen Widerstandskräfte der wenigstens zwei Antriebsysteme, beispielweise die minimale Widerstandskraft des ersten Antrieb systems 151 und die minimale Widerstandkräfte des zweiten Antriebssystems 152, für die möglichen Gangkombination zu addieren. Sofern der Leerlauf der Getriebe der wenigstens zwei Antriebssysteme für die möglichen Gangkombinationen berücksichtigt wird, wird für das Antriebs system dessen Getriebe sich im Leerlauf befindet, beispielsweise eine Antriebskraft und/oder eine Widerstandkraft von null angenommen.
Darauffolgend kann das Modul zur Bestimmung der Gesamtantriebskräfte M200 dazu eingerichtet sein, mittels eines Moduls M204 aus den maximalen Gesamtantriebskräften der möglichen Gangkombinationen 140, den minimalen Gesamtwiderstandkräften der möglichen Gangkombinationen 150 und der Istgangkombination 111, die maximale Gesamtantriebskraft der Istgangkombination 145 und die minimale Gesamtwiderstandskraft der Istgangkombination 155 zu bestimmen.
Das Modul zur Bestimmung einer limitierten Krafteingabe M100, das dazu eingerichtet ist, die Krafteingabe 130 zu limitieren, ist beispielhaft in Figur 10 dargestellt. Das Modul zur Bestimmung der limitierten Fahreingabe M100 kann dazu eingerichtet sein, die Krafteingabe 210, sofern die Krafteingabe 210 kleiner gleich null ist, nicht zu limitieren. Weiter kann das Modul zur Bestimmung der limitierten Krafteingabe M100 dazu eingerichtet sein, sofern die Krafteingabe 210 größer null ist, die Krafteingabe 210 zu limitieren. Die limitierte Krafteingabe 210 kann beispielsweise das Minimum aus der Krafteingabe 210, die beispielsweise durch den Fahrer und/oder das automatisierte Fahrsystem vorgegeben wird, und einem Wert sein, der aus der Multiplikation einer Summe der Umgebungsbeschleunigung 170 und der maximalen Fahrzeugbeschleunigung 181 mit der Fahrzeugmasse 120 gebildet wird.
Weiter kann auch das Modul zur Bestimmung der Kraftreserve M300 dazu eingerichtet sein, die Umgebungsbeschleunigung 170 direkt zu verarbeiten, beispielsweise wenn das Krafteingabe 210 nicht limitiert wird, d.h. beispielsweise, wenn das Modul zur Bestimmung der limitierte Krafteingabe M100 nicht vorhanden ist. Dazu kann das Modul M300 zur Bestimmung der Kraftreserve M300 dazu eingerichtet sein, die Umgebungsbeschleunigung 170 mit der Krafteingabe M300 zu verrechnen. Dazu wird beispielsweise zunächst die Umge- bungsbeschleunigung 170 mit der Fahrzeugmasse 120 multipliziert und die Krafteingabe 210 zu diesem Wert hinzuaddiert, d.h. die Krafteingabe 210 berechnet sich aus einer Addition der Krafteingabe 210 mit diesem Wert. Alle weiteren Berechnungsschritte, zu denen das Modul zur Bestimmung der Kraftreserve M300 erfindungsgemäß eingerichtet ist, können, beispielsweise wie in Figur 8 gezeigt und der dazugehörigen Beschreibung beschrieben, anschließend analog ablaufen.
Bezugszeichenliste
151 minimale Widerstandkräfte des ers¬
1 Fahrzeug ten Antrieb systems (für jeden Gang)
2 Elektromotor 152 minimale Widerstandkräfte des zwei¬
3 Getriebe ten Antrieb systems (für jeden Gang)
4 Fahrzeugachsen 155 minimale Gesamtwiderstandskraft
41 erste Hinterachse der Istgangkombination
42 zweite Hinterachse 160 Kraftreserve
43 Vorderachse 161 Beschleunigungsreserve
100 Steuerung 170 Umgebungsbeschleunigung
110 Sollgangkombination 180 Fahrzeugbeschleunigung oder Fahr¬
111 Istgangkombination zeugverzögerung
112 Gangkombinationen mit ausreichen181 maximale Fahrzeugbeschleunigung der Gesamtantriebskraft oder Ge182 maximale F ahrzeugverzögerung samtwiderstandskraft 200 Fahrzeuggeschwindigkeit
113 Gangkombinationen mit ausreichen201 Drehzahlen des ersten Elektromotors der Gesamtantriebskraft (für jeden Gang)
114 Gangkombinationen mit ausreichen202 Drehzahlen des zweiten Elektromoder Gesamtwiderstandskraft tors (für jeden Gang)
115 Gangkombinationen mit geringfügi210 Krafteingabe gen Änderungen der Gänge der Ge1000 Verfahren zur Bestimmung einer triebe der Antriebssysteme Sollgangkombination
120 Fahrzeugmasse M100 Modul zur Bestimmung einer limi¬
130 Längskraftanforderung tierten Krafteingabe
140 maximale Gesamtantriebskräfte der M200 Modul zur Bestimmung von Gemöglichen Gangkombinationen samtantriebskräften
141 maximale Antriebskräfte des ersten M300 Modul zur Bestimmung einer Antrieb systems (für jeden Gang) Kraftreserve
142 maximale Antriebskräfte des zweiten M400 Modul zur Bestimmung einer SollAntrieb systems (für jeden Gang) gangkombination
145 maximale Gesamtantriebskraft der M401 Modul zur Bestimmung möglicher Istgangkombination Gangkombinationen
150 minimale Gesamtwiderstandkräfte M402 Modul zur Bestimmung einer optider möglichen Gangkombinationen malen Gangkombination
M403 Modul zur Bildung einer Hysterese

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung einer Sollgangkombination (110) für ein Fahrzeug (1) mit wenigstens zwei Antriebssystemen, wobei jedes Antriebs system eine Fahrzeugachse (4) antreibt und jedes der zwei Antrieb Systeme wenigstens einen Motor (2) und wenigstens ein Getriebe (3) aufweist, wobei wenigstens eines der Getriebe wenigstens zwei Gänge aufweist; wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst:
Bestimmung der Sollgangkombination (110) basierend auf einem vorausliegenden Streckenverlauf und/oder einer Geschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung von wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug und/oder basierend auf einem Abstand zu wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug.
2. Verfahren zur Sollgangbestimmung (110) nach Anspruch 1, wobei die Sollgangkombination basierend auf einem Vergleich einer Längskraftanforderung (130) mit maximalen Gesamtantriebskräften (140) von möglichen Gangkombinationen der wenigstens zwei Gänge der wenigstens zwei Getriebe (3) und/oder minimalen Gesamtwiderstandkräften (150) von möglichen Gangkombinationen der wenigstens zwei Gänge der wenigstens zwei Getriebe (3) bestimmt wird, wobei die maximalen Gesamtantriebskräfte (140) die Summe der maximalen Antriebskräfte (141, 142) der möglichen Gangkombinationen und die minimalen Gesamtwiderstandkräfte (150) die Summe der minimalen Widerstandkräfte (151, 152) der möglichen Gangkombinationen sind.
3. Verfahren zur Sollgangbestimmung (110) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Längskraftanforderung basierend auf einem vorausliegenden Streckenverlauf bestimmt wird; und/oder wobei die Längskraftanforderung basierend auf einer Geschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung von wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug und/oder basierend auf einem Abstand zu wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug bestimmt wird.
4. Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn die Längskraftraftanforderung (130) größer oder gleich null ist, die Sollgangkombination (110) durch einen Vergleich der Längskraftraftanforderung (130) mit den maximalen Gesamtantriebskräften (140) bestimmt wird und ansonsten durch einen Vergleich mit den minimalen Gesamtwiderstandkräften (150) bestimmt wird.
5. Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn keine maximale Gesamtantriebskraft der maximalen Gesamtantriebskräfte (140) größer und/oder gleich der Längskraftanforderung (130) ist, die Gangkombination als Sollgangkombination ausgewählt wird, die die maximale Gesamtantriebskraft aufweist; und/oder wobei, wenn keine maximale Gesamtwiderstandkraft der minimalen Gesamtwiderstandkräfte (150) kleiner und/oder gleich der Längskraftanforderung ist, die Gangkombinationen als Sollgangkombination ausgewählt ist, die die minimale Gesamtwiderstandkraft aufweist.
6. Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sollgangkombination (110) so bestimmt wird, dass eine Gangkombination gewählt wird, in der nur in einer geringstmöglichen Anzahl der wenigstens zwei Getriebe (3) der Gang geändert wird und/oder wobei die Sollgangkombination (110) so bestimmt wird, dass in wenigstens einem Getriebe der wenigstens zwei Getriebe (3) ein Gang geändert wird.
7. Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination (110) nach Anspruch 5, wobei, wenn in mehreren Gangkombinationen, bei denen jeweils eine gleiche geringstmögliche Anzahl von Gängen geändert wird, diejenige Gangkombination gewählt wird, die die kleinste maximale Gesamtantriebskraft der maximalen Gesamtantriebskräfte (140) und/oder die größte minimale Gesamtwiderstandkraft der minimalen Gesamtwiderstandkräfte (150) aufweist.
8. Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Längskraftanforderung (130) aus einer Kraftreserve (160) und einer Krafteingabe (210) bestimmt wird.
9. Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination (110) nach Anspruch 8, wobei die Kraftreserve (160) aus einer Beschleunigungsreserve (161) und einer Fahrzeugmasse (120) bestimmt ist.
10. Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination (110) nach Anspruch 9, wobei die Beschleunigungsreserve (161) aus einer Kraftausnutzung (1611) und einer Beschleunigungsausnutzung (1612) bestimmt wird.
11. Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination (110) nach Anspruch 10, wobei die Beschleunigungsreserve (161) aus einem Kennfeld (1613) bestimmt wird, das für jede Kraftausnutzung (1611) und Beschleunigungsausnutzung einen Wert aufweist, wobei, wenn die Krafteingabe (210) größer gleich null ist, der Wert mit einer maximalen Fahrzeugbeschleunigung (180) multipliziert wird und/oder ansonsten der Wert mit einer maximalen Fahrzeugverzögerung (190) multipliziert wird. 12. Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination (110) nach Anspruch 11, wobei, wenn die Krafteingabe (210) größer gleich null ist, die Kraftausnutzung aus einem Verhältnis der Krafteingabe (210) zu einer maximalen Gesamtantriebskraft (140) einer Istgangkombination
(111) der wenigstens zwei Getriebe (3) bestimmt wird und/oder ansonsten die Kraftausnutzung aus einem Verhältnis der Krafteingabe (210) zu einer maximalen Gesamtwiderstandkraft (140) der Istgangkombination (111) der wenigstens zwei Getriebe (3) bestimmt wird; und/oder wobei, wenn die Krafteingabe (210) größer und/oder gleich null ist, die Beschleunigungsausnutzung aus einem Verhältnis einer Fahrzeugbeschleunigung (180) zu der maximalen Fahrzeugbeschleunigung (181) bestimmt wird und/oder ansonsten die Beschleunigungsausnutzung aus einem Verhältnis einer Fahrzeugverzögerung (180) zu der maximalen Fahrzeugverzögerung (182) bestimmt wird.
13. Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination (110) nach einem der Ansprüche 9 bis
12, wobei die Beschleunigungsreserve basierend auf einem vorausliegenden Streckenverlaufbestimmt wird und/oder wobei die Beschleunigungsreserve basierend auf einer Geschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung von wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug und/oder basierend auf einem Abstand zu wenigstens einem vorausfahrenden und/oder hinterherfahrenden Fahrzeug bestimmt wird.
14. Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination (110) nach einem der Ansprüche 9 bis
13, wobei die Krafteingabe (210) limitiert wird.
15. Verfahren zur Bestimmung der Sollgangkombination (110) nach Anspruch 14, wobei die limitierte Krafteingabe (210) aus dem Minimum der Krafteingabe (210) und einer Summe aus einer Widerstandsbeschleunigung (170) und der maximalen Fahrzeugbeschleunigung (181) mal der Fahrzeugmasse (120) bestimmt wird.
16. Nicht-flüchtig, computerlesbares Speichermedium zum physischen Speichern von Computerprogrammanweisungen, die von einem Prozessor ausgeführt werden können, wobei die Computerprogrammanweisungen das Verfahrens gemäß einem der vorgehenden Ansprüche definieren.
17. Fahrzeug (1) mit wenigstens zwei Antriebssystemen, wobei jedes Antriebssystem zum Antreiben jeweils einer Fahrzeugsachse (4) vorgesehen ist und jedes Antriebssystem umfasst: einen Elektromotor (2) und wenigstens ein Getriebe (3) mit jeweils wenigstens zwei Gängen, wobei der Elektromotor (2) mit dem Getriebe (3) in Wirkverbindung steht; und eine Steuerung, die dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche 1-15 auszuführen.
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