WO2024120889A1 - Verfahren zum drehmomentbasierten betreiben eines inverters eines elektrischen antriebs eines fahrzeugs, insbesondere nutzfahrzeugs, inverter, elektrischer antrieb, fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug, computerprogramm und/oder computerlesbares medium - Google Patents

Verfahren zum drehmomentbasierten betreiben eines inverters eines elektrischen antriebs eines fahrzeugs, insbesondere nutzfahrzeugs, inverter, elektrischer antrieb, fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug, computerprogramm und/oder computerlesbares medium Download PDF

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speed
inverter
vehicle
electric drive
control unit
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Daniel RASCH
Thomas KATTENBERG
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Zf Cv Systems Global Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for the torque-based operation of an inverter of an electric drive of a vehicle, in particular a commercial vehicle, which is set up for regenerative braking, with a control unit that is different from the inverter and is connected to the inverter for controlling a friction brake device and/or the electric drive.
  • the invention also relates to an inverter for an electric drive of a vehicle, in particular a commercial vehicle, an electric drive, a vehicle, in particular a commercial vehicle, and a computer program and/or computer-readable medium.
  • the invention relates in particular to trucks and trailers optionally with an electronically controlled braking system (EBS or TEBS) and with at least one electrically driven axle with an electric drive (eDrive - central drive or wheel-individual drive) that can be operated as a wear-free continuous brake and enables braking energy to be recovered in the form of electrical energy during deceleration (recuperation).
  • EBS electronically controlled braking system
  • eDrive - central drive or wheel-individual drive an electric drive
  • the electric drive typically comprises a drive control unit, also called eDrive-ECU, an inverter with an internal inverter control unit, an electric machine and an optionally switchable transmission.
  • ABS anti-lock braking system
  • ESC electronic stability control
  • ARP active roll over protection
  • yaw rate control yaw rate control
  • the electric drive does not have the necessary dynamics and precision, so that the potential in terms of recuperation and especially in terms of improving braking performance and stability is not fully exploited.
  • the electric drive is operated with slip control in certain driving and/or braking cases, close coordination between the electric drive and the braking system and its stability control is necessary. It must be ensured that the achieved slip values and torques are high enough to achieve recuperation, an achievable deceleration when braking and/or propulsion when driving, but at the same time are below a stability-critical maximum value, in particular to achieve sufficient lateral guidance.
  • the entire slip behavior is heavily dependent on the friction pairing of tires and ground, including dynamic changes in the ground or its coefficient of friction, and the load or static and dynamic axle load distribution.
  • DE 10 2016 208 766 A1 discloses a method for operating a motor vehicle, wherein an automated driving process is carried out, wherein a first braking device is used for the automated deceleration of the motor vehicle, wherein at least one operating parameter of the motor vehicle is detected during the automated driving process, wherein it is checked whether the at least one operating parameter fulfills a predetermined test criterion, and wherein the motor vehicle is automatically decelerated with a second braking device if the at least one operating parameter does not fulfill the test criterion.
  • EP 3 299 230 A1 discloses an integrated brake control section which uses as target values a target braking force and a target wheel speed equivalent value of each electric braking device and transmits the target braking force and the target wheel speed equivalent value to a target value transmitter.
  • An electric braking control device of each electric braking device includes a braking force controller that controls an electric motor according to the target braking force, a wheel speed controller that controls the electric motor in accordance with the target wheel speed equivalent value, and a control switch. The control switch switches between the use of the braking force controller and the use of the wheel speed controller in accordance with a predetermined condition.
  • Slip control by means of the friction brake device, also called service brake, or by means of one or more electric drives is known from the prior art.
  • the friction brake device has essential information relevant to driving stability and can carry out braking interventions in a coordinated manner. For example, with traction control, ASR, on a road with different friction values per wheel (p-split condition or MU-split condition or MU-split scenario), control can be achieved by holding the spinning wheel at a lower friction value by means of a braking intervention.
  • ASR traction control
  • control via the electric drive offers the advantage that it can carry out fast and precise speed and/or torque control internally. If control is carried out via the braking system and thus on a separate control unit, this always includes an additional communication path, usually via a vehicle bus, for example a CAN bus, with corresponding dead times and delays.
  • a vehicle bus for example a CAN bus
  • EP 3 995 370 A1 proposes the use of speed limits for slip control.
  • the wheel-related speed limits calculated by the “Motion Management System” are transmitted to the “Motion Support System”. There, the torque is adjusted according to the current speed and the Speed limits are limited. The torque is transmitted as a control signal and physically implemented.
  • a state-of-the-art inverter has the option of dynamically specifying a permitted maximum or minimum speed, i.e. a speed limit, via a connected control unit in parallel to the target torque. Before this speed limit is reached, the inverter reduces its torque internally (derating) so that the speed limit cannot be exceeded in a stationary situation. This speed-dependent torque reduction is typically used to limit the maximum speed of a vehicle.
  • slip control in the event of slip, the inverter can react very quickly based on a resolver signal that is directly connected to the inverter. No other control devices or communication paths, such as a field bus (CAN), are integrated into the control loop.
  • CAN field bus
  • the object of the invention is achieved by providing an improved operating strategy for operating an inverter of an electric drive.
  • the object is achieved by a method according to claim 1 and the subject matter according to the further independent claims.
  • the subclaims specify preferred developments of the invention.
  • the vehicle in particular the commercial vehicle, is referred to below as the vehicle.
  • a distributed slip control between a control unit and the inverter is proposed, which is based on a suitable tracking of the speed limit. It was recognized that, due to the principle of the state of the art, the actual speed of the inverter is not set in such a way that the wheel reaches the target speed, since there is always a transferable torque and thus an offset or a difference. By feeding back the speeds, the speed limit can be adjusted in such a way that the inverter can be operated effectively.
  • the actual speed of the electric drive can be detected by the inverter, for example in the case of a wheel-specific drive, via the inverter or its resolver signal in order to exploit the dynamic advantages of the inverter.
  • the adjusted speed limit can be determined in order to operate the inverter with the reduced torque.
  • the speed limit can be adjusted in such a way that the target speed is reached despite a reduction in torque by derating to the reduced torque in accordance with the adjusted speed limit.
  • the reduced torque can be a torque that is reduced compared to a target torque.
  • the reduced torque is determined as a function of a difference between the tracked speed limit and the actual speed of the electric drive.
  • the tracked speed limit will define the derating instead of the original speed limit.
  • the reduced torque can be linearly dependent on a speed difference between the actual speed and the tracked speed limit in order to define a dependency that can be effectively implemented in the inverter.
  • the tracked speed limit is determined in such a way that the actual speed of the inverter corresponds to the speed limit. This can ensure that the inverter reaches the speed limit and the target speed of the wheel can be set.
  • the speed limit is determined taking into account an actual wheel speed related to the wheel and an actual vehicle speed of the vehicle, especially a commercial vehicle. This enables wheel-individual control.
  • the speed limit can be determined based on the actual vehicle speed and the actual wheel speed, taking into account a slip limit that must be observed.
  • the reduced torque is a drive torque or a braking torque.
  • the inverter can thus be operated to accelerate the wheel according to the drive torque or to decelerate it using the braking torque.
  • a vehicle in particular a commercial vehicle, is provided.
  • the vehicle has the inverter described here or the electric drive described here.
  • the vehicle, the inverter and/or the electric drive can be set up to carry out steps of the method described as optional and/or advantageous in order to achieve a corresponding technical effect.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an overview of a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to an embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of a calculation process according to the prior art
  • Fig. 3 is a schematic representation of a calculation sequence according to a method according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 4 is a schematic representation of speeds as a function of time to illustrate an effect of a method according to an embodiment of the invention
  • Fig. 6 is a schematic representation of a dependency of torque and an actual speed of an electric drive according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 8 is a schematic representation of several alternative topologies of a vehicle, in particular a commercial vehicle, for carrying out a method according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 9 is a schematic representation of a method according to an embodiment of the invention.
  • the vehicle 200a in particular commercial vehicle 200b, is referred to below as vehicle 200a, 200b.
  • vehicle 200a, 200b is a land vehicle and, for example, a truck, a bus, a trailer and/or a multi-unit vehicle.
  • the vehicle 200a, 200b has an electric drive 21.
  • the vehicle 200a, 200b also has a friction brake device 30.
  • the friction brake device 30 is an electric brake system or an electronically controlled brake system. In an embodiment not shown, the friction brake device 30 is a pneumatic and/or hydraulic brake system.
  • the friction brake device 30 has a friction brake control unit 24a.
  • the vehicle 200a, 200b according to Figure 1 has several wheels 210, 210'.
  • the wheels 210 are arranged on a roadway.
  • a torque T transmitted by the roadway and caused by the electric drive 21 and the friction brake device 30 can act on the wheels 210 as a drive torque T+ or braking torque T-.
  • the roadway can be subject to local changes in particular.
  • the roadway can have different surfaces at different locations and thus lead to different friction values or friction coefficients MU between the roadway and the wheels 210, 210' (see also Figure 7).
  • a different slip S can occur at the wheels 210, 210'.
  • the slip S can be calculated from an actual wheel speed VW of the respective wheel 210, 210' and an actual vehicle speed WEH.
  • the wheels 210, 210' can have a different slip S from each other, whereby one of the wheels 210 can be referred to as a wheel 210 with greater slippage than the other of the wheels 210'.
  • the electric drive 21 is designed for regenerative braking NB.
  • the braking torque T- can act and mechanical energy of the wheels 210, 210' can be converted into electrical energy 262.
  • the electrical energy 262 can be applied to an energy storage device 260 of the vehicle 200a, 200b in order to increase its charge state 261.
  • the electric drive 21 is designed to generate the drive torque T+ or the braking torque T-, which can lead to an acceleration or deceleration of the vehicle 200a, 200b or one of the wheels 210, 210'.
  • the friction brake device 30 is designed to apply a braking torque T- to one or more of the wheels 210, 210'.
  • the electric drive 21 is designed as a so-called central drive to apply a torque T to one or more wheels 210, 210' of an axle (not shown). In another embodiment (not shown), the electric drive 21 is designed to apply a torque T to exactly one wheel 210, 210'.
  • each of the wheels 210, 210' can be characterized by a measurable wheel acceleration or wheel deceleration and/or a change in the wheel acceleration over time.
  • the wheel deceleration and/or the change in the wheel acceleration over time can be detected by measured values from a wheel speed sensor (not shown) and/or by control information from the electric drive 21.
  • the electric drive 21 comprises an inverter 23 and a drive control unit 24b.
  • the drive control unit 24b can be referred to as an eDrive ECU.
  • the drive control unit 24b is set up to operate the inverter 23 based on control specifications and to read control information from the inverter 23.
  • the inverter 23 can record an actual speed NEM of the electric drive 21 and transmit it to the drive control unit 24b.
  • the drive control unit 24b can specify a target torque TT and a tracked speed limit NLIM to the inverter 23.
  • the tracked speed limit NLIM can include a lower limit NLIM- and/or an upper limit NLIM+.
  • the inverter 23 is set up to set the actual speed NEM based on the specifications, and the inverter 23 can apply a reduced torque TR before and/or when the speed limit NTAR and/or a tracked speed limit NLIM is reached.
  • the actual speed NEM of the electric drive 21 detected by the inverter 23 is translated into the actual wheel speed VW, VW' directly in the case of an individual wheel drive or indirectly via a transmission in the case of a central drive.
  • the drive control unit 24b and the friction brake control unit 24a are control units 24 of the vehicle 200a, 200b.
  • the control units 24 are different from the inverter 23 and an inverter-internal control unit (not shown).
  • Each of the control units 24, i.e. the drive control unit 24b and the friction brake control unit 24a, are configured to communicate with the inverter 23 to operate the inverter 23.
  • the vehicle 200a, 200b or the inverter 23 and/or the control units 24 are configured to carry out the method 100 described with reference to Figure 9.
  • the control unit 24 can determine the tracked speed limit NLIM as described with reference to Figures 3 to 6 in order to operate the inverter 23 accordingly.
  • communication between the inverter 23 and the control unit(s) 24 or an architecture as described with reference to Figure 8 can be provided.
  • Figure 2 shows a schematic representation of a calculation process according to the prior art.
  • Figure 2 illustrates a friction brake control unit 24a and a drive control unit 24b.
  • Figure 2 is described with reference to the nomenclature or designations according to Figure 1.
  • the friction brake control unit 24a detects a slip limit L, an actual wheel speed VW and an actual vehicle speed WEH. From this, the friction brake control unit 24a determines a target speed VWL for a wheel 210, 210', i.e. a wheel-related speed v.
  • the friction brake control unit 24a transmits the target speed VWL for the wheel 210, 210' to the drive control unit 24b.
  • the drive control unit 24b records the actual speed NEM of the electric drive 21 through the inverter 23 or its resolver and calculates a speed limit NTAR for operating the inverter 23.
  • the speed limit NTAR can be understood as an inverter-related speed v or can be converted into one.
  • the inverter 23 is operated based on the speed limit NTAR.
  • Figure 3 shows a schematic representation of a calculation sequence according to a method 100 according to an embodiment of the invention. Illustrated Figure 3 shows a friction brake control unit 24a and a drive control unit 24b. Figure 3 is described with reference to Figure 1 and its description.
  • the friction brake control unit 24a detects a slip limit L and an actual vehicle speed WEH and determines the target speed VWL for a wheel 210, 210' as described with reference to Figure 2.
  • the target speed VTAR is a wheel-related speed v.
  • the friction brake control unit 24a transmits the target speed VTAR to the drive control unit 24b.
  • the drive control unit 24b uses the target speed VTAR to determine a speed limit NTAR related to the inverter 23.
  • the drive control unit 24b records the actual speed NEM of the electric drive 21 and, taking the speed limit NTAR into account, calculates a tracked speed limit NLIM for operating the inverter 23.
  • the friction brake control unit 24a can calculate the target speed VTAR taking into account the actual wheel speed VWJinks of the left wheel 210, 210' and the actual wheel speed VW_right of the right wheel 210, 210 as well as the slip limit L.
  • the friction brake control unit 24a sends the target speed VTAR to the drive control unit 24b.
  • the drive control unit 24b calculates the tracked speed limit NLIM from this such that the actual speed NEM of the electric drive 21 reaches the tracked speed limit NLIM.
  • the friction brake control unit 24a can calculate the target speed VTAR taking into account the slip limit L.
  • the Friction brake control unit 24a reads the actual wheel speed VWJinks of the left wheel 210, 210' and the actual wheel speed VW_right of the right wheel 210, 210 and calculates an axle-related tracked speed limit VLIM from this, so that the actual wheel speeds VWJinks, VW_right maintain and/or reach the target speed VTAR.
  • the tracking is carried out on the basis of the wheel speeds.
  • the friction brake control unit 24a sends the tracked speed limit VLIM to the drive control unit 24b.
  • the drive control unit 24b converts the tracked speed limit VLIM into the tracked speed limit NLIM.
  • the drive control unit 24b sends the tracked speed limit NLIM to the inverter 23, whereby no tracking is carried out by the drive control unit 24b.
  • the tracked speed limit NLIM can be understood as an inverter-related speed v or converted into one.
  • the integration limits can depend on the torque T, which is the maximum or minimum possible.
  • the tracked speed limit NLIM is calculated in such a way that the speed limit NTAR is only shifted so far that the maximum of the speed difference-dependent derating curve (see Figures 5 and 6) is at the level of the speed limit. In this way, the entire torque can still be released in the speed limit if required, for example for a wheel 210 on a road with a high friction coefficient MU.
  • the inverter 23 is operated based on the tracked speed limit NLIM. Anti-windup conditions can be inserted for the integrating component so that the integrator does not integrate beyond plausible values.
  • the integration limits can be dependent on the torque T, which is the maximum or minimum possible.
  • Figure 4 shows a schematic representation of speeds v as a function of time t to illustrate an effect of a method 100 according to an embodiment of the invention.
  • Figure 4 is described with reference to Figures 1 and 3.
  • the lower curve in Figure 4 shows the actual vehicle speed WEH with a strong solid line.
  • the vehicle 200a, 200b accelerates.
  • the actual vehicle speed WEH increases.
  • Two dashed lines show target speeds VWL for a wheel 210, 210'.
  • the target speeds VWL for the wheel 210, 210' result, for example, as described with reference to Figures 2 and 3 from the slip limit L and the actual vehicle speed WEH, whereby the lower of the two curves of the target speeds VWL for the wheel 210, 210' illustrates the braking case and the upper of the two curves of the target speeds VWL for the wheel 210, 210' illustrates the driving case.
  • the actual wheel speed VW, VW' should be within the two curves of the target speeds VWL for the wheel 210, 210' in order to enable stable, reliable and effective operation of the vehicle 200a, 200b. This means that at any time t the actual wheel speed VW, VW' should be between the target speeds VWL for the wheel 210, 210'.
  • a dotted line shows a wheel speed VW of a wheel 210 that initially slips less.
  • the dotted line with the wheel speed VW is initially within the target speeds VWL for the wheel 210, 210.
  • a strong solid line shows a wheel speed VW' of a wheel 210 that slips more.
  • the wheel speed VW' initially exceeds the target speeds VWL for the wheel 210, 210', is therefore too high and must be regulated.
  • a target speed VTAR as described with reference to Figure 3 is shown with a dotted line.
  • the target speed VTAR can be converted into the speed limit NTAR.
  • An actual speed VEM of the electric drive 21 is shown with a weak solid line.
  • the actual speed VEM of the electric drive 21 can be converted into the actual speed NEM of the electric drive 21. Since the wheel speed VW' exceeds the target speeds VWL for the wheel 210, 210', the actual speed VEM of the electric drive 21 must be adjusted in order to drive and/or decelerate the wheel 210', which is slipping more, less and thus to regulate the wheel speed VW' in a range between the two target speeds VWL for the wheel 210, 210'.
  • the actual speed VEM of the electric drive 21 is reduced to the target speed VTAR, as indicated by arrows.
  • the wheel speed VW' is regulated to a value between the target speeds VWL for the wheel 210, 210', as also indicated by arrows.
  • Figure 4 therefore represents wheel-individual control.
  • the tracked speed limit NLIM is determined taking into account the actual speed NEM in order to operate the inverter 23 with a reduced torque TR in such a way that an offset between the wheel speed VW' and the target speed VTAR is reduced or prevented. This makes it possible for only the wheel 210' that slips more, for example the faster wheel 210', to be brought to the target speed VWL, while the wheel 210 that slips less can have a larger offset.
  • the actual wheel speed VW of wheel 210 with the greater slip S can be used in central drives in order to be able to adjust wheel 210' to a low coefficient of friction in p-split situations.
  • the friction brake system 30 monitors the implementation of the desired wheel or side-specific target slip and can ensure stability by braking interventions (see Figure 6).
  • an additional braking torque T- can be generated on the low-p side in order to increase the total transmittable drive force on the high-p side.
  • the electric drive 21 can specifically request braking interventions.
  • an additional braking torque T- can be built up on the high-p side by the friction brake system 30.
  • Figure 5 shows a schematic representation of a dependency of torque T and an actual speed NEM of an electric drive 21 according to an embodiment of the invention.
  • Figure 5 is described with reference to Figures 1, 3 and 4. It is assumed that a target torque TT is requested.
  • the target torque TT is shown in Figure 5 by a horizontal line.
  • FIG. 5 also illustrates a vehicle speed NV.
  • the vehicle speed NV is defined as the speed of the electric drive 21 under the assumption that the vehicle 200a, 200b is traveling without slip S.
  • the solid line in Figure 5 represents derating, i.e. a speed-dependent reduction of the torque T implemented in the inverter 23 as a function of the actual speed NEM of the electric drive 21 according to the prior art.
  • the torque T is reduced starting from a reference torque in such a way that the torque T becomes zero at an actual speed NEM equal to the speed limit NTAR. Since there is no longer any torque T at the speed limit NTAR, the speed limit NTAR cannot be reached in the stationary case.
  • the electric drive 21 is instead operated with a reference speed NW, which is set without tracking the speed limit NTAR, and with a reduced torque TR' resulting from the derating, the reference speed NW and the speed limit NTAR.
  • the dashed line in Figure 5 shows a torque curve that results from a derating that is set with regard to the tracked torque NLIM.
  • the tracked speed limit NLIM can therefore be selected such that the inverter 23 sets the speed limit NTAR as the actual speed NEM at a reduced torque TR in order to achieve the target speed VWL for the wheel 210, 210'.
  • Figure 6 shows a schematic representation of a dependency of torque T and an actual speed NEM of an electric drive 21 according to an embodiment of the invention.
  • Figure 6 is described with reference to Figures 1 and 3 to 5.
  • the slopes of the curves shown describe the derating.
  • the torque T is initially the derating curve of the drive torque T+ is limited (solid line). If the tracked speed limit NLIM is exceeded in the drive case, the drive shaft is actively braked by a negative torque T- via the derating curve T- (dashed line).
  • the negative torque is initially limited via the derating curve of the braking torque T- (solid line). If the tracked speed limit NLIM is exceeded in the event of braking, the drive shaft is actively accelerated via the derating curve by a positive torque T+ (dashed line).
  • Figure 7 shows a schematic representation of a dependency between slip S and friction coefficient MU.
  • the friction coefficient MU is defined for a wheel 210, 210' and a surface contacting the wheel 210, 210'.
  • a slip S illustrated by Figure 7 can be applied as drive slip or as brake slip.
  • the dependency between slip S and friction coefficient MU has a unimodal course in most cases with a maximum, i.e. a slip S associated with the maximum friction coefficient, which exists at a certain friction coefficient MU.
  • the slip S associated with the maximum friction coefficient enables the best possible use of recuperation, the best possible acceleration and/or deceleration.
  • a left-hand vertical line marks a slip S that occurs when the electric drive 21 is operated at the reference speed NW described with reference to Figure 5.
  • a right-hand vertical line marks a slip S which occurs when the electric drive 21 is operated with the tracked speed limit NLIM.
  • Figure 7 thus illustrates that the electric drive 21 is not operated at an optimal operating point with the reference speed NW. Tracking the actual speed NEM to the tracked speed limit NLIM achieves improved operation of the electric drive 21.
  • Figure 8 shows a schematic representation of several alternative topologies of a vehicle 200a, in particular commercial vehicle 200b, for carrying out a method 100 according to an embodiment of the invention.
  • Figure 8 shows five different alternatives, which are marked by the letters (A), (B), (C), (D) and (E) and separated from each other by a vertical dashed line.
  • Figure 8 (A) shows the embodiment described with reference to Figure 3.
  • the slip limit L is determined by the control unit 24 and transmitted to the friction brake control unit 24a if the control unit 24 is different from the friction brake control unit 24a. Otherwise, the transmission of the slip limit L can be omitted.
  • the slip limit L is determined by the control unit 24 and transmitted to the drive control unit 24b if the control unit 24 is different from the drive control unit 24b. Otherwise, the transmission of the slip limit L can be omitted.
  • the drive control unit 24b receives the slip limit L and determines the tracked speed limit NLIM.
  • the drive control unit 24b causes the inverter 23 to operate based on the tracked speed limit NLIM.
  • the control unit 24 determines the slip limit L and transmits it to the friction brake control unit 24a if the control unit 24 is different from the friction brake control unit 24a. Otherwise, the transmission of the slip limit L can be omitted.
  • the friction brake control unit 24a receives the slip limit L and determines the tracked speed limit NLIM.
  • the friction brake control unit 24a causes the inverter 23 to operate based on the tracked speed limit NLIM.
  • control unit 24 determines the slip limit L and the target speed VTAR for the electric drive 21.
  • the control unit 24 transmits the target speed VTAR to the inverter 23, which itself determines the tracked speed limit NLIM.
  • the slip limit L is determined by the control unit 24.
  • the control unit 24 transmits the slip limit L to the inverter 23, which itself determines the tracked speed limit NLIM.
  • the method 100 comprises: detecting 1 10 an actual speed NEM of the electric drive 21 by the inverter 23.
  • the control unit 24 determines 120 a speed limit NTAR determined on the basis of a target speed VWL for a wheel 210 that can be driven by the electric drive 21.
  • the speed limit NTAR is determined 120 taking into account an actual wheel speed VW related to the wheel 310 and an actual vehicle speed WEH of the vehicle 200a, commercial vehicle 200b.
  • a tracked speed limit NLIM is determined 130 as a function of the speed limit NTAR and the actual speed NEM by the control unit 24.
  • the tracked speed limit NLIM is determined such that the actual speed NEM of the electric drive 21 corresponds to the speed limit NTAR.
  • the tracked speed limit NLIM is determined such that the speed VW of a wheel 210' of the vehicle 200a, in particular commercial vehicle 200b, which slips more than another wheel 210 corresponds to the target speed VWL.
  • the inverter 23 is operated 140 with a reduced torque TR based on the tracked speed limit NLIM.
  • the reduced torque TR is determined as a function of a difference between the tracked speed limit NLIM and the actual speed NEM of the electric drive 21.
  • the reduced torque TR is a drive torque T+ or a braking torque T-.
  • the reduced torque TR is transmitted 150 from the inverter 23 to a friction brake control unit 24a.

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Abstract

Verfahren (100) zum drehmomentbasierten Betreiben eines Inverters (23) eines zur Nutzbremsung (NB) eingerichteten elektrischen Antriebs (21) eines Fahrzeugs (200a), insbesondere Nutzfahrzeugs (200b), mit einem von dem Inverter (23) verschiedenen mit dem Inverter (23) verbundenen Steuergerät (24) zum Steuern einer Reibbremsvorrichtung (30) und/oder des elektrischen Antriebs (21), wobei das Vefahren (100) aufweist: Erfassen (110) einer Ist-Drehzahl (NEM) des elektrischen Antriebs (21) durch den Inverter (23); Ermitteln (120) eines anhand einer Zieldrehzahl (VWL) für ein durch den elektrischen Antrieb (21) antreibbares Rad (210) bestimmten Drehzahllimits (NTAR) durch das Steuergerät (24); Bestimmen (130) eines nachgeführten Drehzahllimits (NLIM) in Abhängigkeit von dem Drehzahllimit (NTAR) und der Ist-Drehzahl (NEM) durch das Steuergerät (24); und Betreiben (140) des Inverters (23) mit einem reduzierten Drehmoment (T) anhand des nachgeführten Drehzahllimits (NLIM).

Description

Verfahren zum drehmomentbasierten Betreiben eines Inverters eines elektrischen Antriebs eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeuqs, Inverter, elektrischer Antrieb, Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, Computerproqramm und/oder computerlesbares Medium
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum drehmomentbasierten Betreiben eines Inverters eines zur Nutzbremsung eingerichteten elektrischen Antriebs eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, mit einem von dem Inverter verschiedenen mit dem Inverter verbundenen Steuergerät zum Steuern einer Reibbremsvorrichtung und/oder des elektrischen Antriebs. Die Erfindung betrifft auch einen Inverter für einen elektrischen Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, einen elektrischen Antrieb, ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, und ein Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium.
Die Erfindung betrifft mit anderen Worten insbesondere LKW und Anhänger optional mit einem elektronisch geregelten Bremssystem (EBS bzw. TEBS) und mit mindestens einer elektrisch angetriebenen Achse mit einem elektrischen Antrieb (eDrive - Zentralantrieb oder radindividueller Antrieb), der als verschleißfreie Dauerbremse betrieben werden kann und darüber bei Verzögerungen eine Rückgewinnung von Bremsenergie in Form von elektrischer Energie ermöglicht (Rekuperation). Der elektrische Antrieb umfasst typischerweise ein Antriebssteuergerät, auch eDrive-ECU genannt, einen Inverter mit einem internen Invertersteuergerät, eine elektrische Maschine und ein optional schaltbares Getriebe.
Zur Gewährleistung der Stabilität müssen das wirkende Drehmoment und der Schlupf (Antriebs- wie Bremsschlupf) in bestimmten Situationen an der angetriebenen Achse oder den angetriebenen Achsen begrenzt werden. Hierzu ist eine Abstimmung zwischen dem elektrischen Antrieb und dem Bremssystem nötig, das in der Regel die Fahrstabilität überwacht und regelt, beispielsweise durch ein Anti-Blockier- System (ABS) und eine elektronische Stabilitätskontrolle (electronic stability control, ESC), einschließlich eines aktiven Überrollschutzes (active roll over protection, ARP) und einer Gierraten-Regelung. In stabilitäts- und schlupfkritischen Verzögerungssituationen wird gemäß dem Stand der Technik der elektrische Antrieb von dem Reibbremssteuergerät deaktiviert und es werden alleinig Reibbremsen beziehungsweise die Reibbremsvorrichtung zur Regelung genutzt. Dies ist darin begründet, das klassische Dauerbremsen (sog. Retarder) aufgrund ihrer Dynamik nicht präzise und dynamisch genug regelbar sind.
Der elektrische Antrieb weist jedoch die erforderliche Dynamik und Präzision auf, sodass das Potential hinsichtlich einer Rekuperation als auch insbesondere hinsichtlich einer Verbesserung der Bremsperformance und Stabilität nicht ausgeschöpft wird.
Wird der elektrischen Antrieb in bestimmten Antriebs- und/oder Bremsfällen schlupfgeregelt betrieben, so ist eine enge Abstimmung zwischen dem elektrischen Antrieb und dem Bremssystem und dessen Stabilitätsregelung notwendig. Es ist dabei sicherzustellen, dass die realisierten Schlupfwerte und Drehmomente zum einen hoch genug sind, um Rekuperation, eine erreichbare Verzögerung beim Bremsen und/oder einen Vortrieb beim Antreiben zu erreichen, aber gleichzeitig unterhalb eines stabilitätskritischen Maximalwerts liegen, insbesondere um ausreichend Seitenführung zu erzielen. Das gesamte Schlupfverhalten ist dabei stark von der Reibpaarung von Reifen und Untergrund, einschließlich dynamischer Änderungen des Untergrunds bzw. dessen Reibwerts, und der Beladungs- bzw. statischen und dynamischen Achslastverteilung abhängig.
DE 10 2016 208 766 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, wobei ein automatisierter Fahrvorgang durchgeführt wird, wobei zum automatisierten Verzögern des Kraftfahrzeugs eine erste Bremseinrichtung verwendet wird, wobei während des automatisierten Fahrvorgangs wenigstens ein Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs erfasst wird, wobei geprüft wird, ob der wenigstens eine Betriebsparameter ein vorbestimmtes Prüfkriterium erfüllt, und wobei das Kraftfahrzeug mit einer zweiten Bremseinrichtung automatisiert verzögert wird, wenn der wenigstens eine Betriebsparameter das Prüfkriterium nicht erfüllt.
EP 3 299 230 A1 offenbart einen integrierten Bremssteuerabschnitt, der als Zielwerte eine Zielbremskraft und einen Zielradgeschwindigkeitsäquivalentwert jeder elektrischen Bremsvorrichtung erzeugt und die Zielbremskraft und den Zielradgeschwindigkeitsäquivalentwert zu einem Zielwertgeber überträgt. Eine elektrische Bremssteuervorrichtung jeder elektrischen Bremsvorrichtung enthält eine Bremskraftsteuerung, die einen Elektromotor gemäß der Zielbremskraft steuert, eine Radgeschwindigkeitssteuerung, die den Elektromotor in Übereinstimmung mit dem Soll- Radgeschwindigkeits-Äquivalentwert, und einen Steuerschalter. Der Steuerschalter schaltet zwischen der Verwendung des Bremskraftreglers und der Verwendung des Radgeschwindigkeitsreglers in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Bedingung um.
Eine Schlupfregelung mittels der Reibbremsvorrichtung, auch Betriebsbremse genannt, oder mittels einem oder mehrerer elektrischer Antriebe ist aus dem Stand der Technik bekannt.
Ein Vorteil einer Regelung über die Reibbremsvorrichtung ist, dass die Reibbremsvorrichtung über wesentliche für die Fahrstabilität relevante Informationen verfügt und in abgestimmter Weise Bremseingriffe durchführen kann. Beispielsweise kann bei einer Antriebsschlupfregelung, ASR, auf einer Fahrbahn mit unterschiedlichen Reibwerten pro Rad (p-Split-Bedingung oder auch MU-Split-Bedingung beziehungsweise MU-Split-Szenario) ein Regeln durch ein Festhalten des durchdrehenden Rads bei niedrigeren Reibwert mittels eines Bremseingriffs erfolgen.
Demgegenüber bietet insbesondere bei radindividuellen Antrieben eine Regelung über den elektrischen Antrieb den Vorteil, dass dieser intern eine schnelle und genaue Drehzahl- und/oder Drehmomentregelung durchführen kann. Sollte die Regelung über das Bremssystem und damit auf einem separaten Steuergerät erfolgen, so beinhaltet dies immer einen zusätzlichen Kommunikationspfad, in der Regel über einen Fahrzeugbus, beispielsweise einen CAN-BUS, mit entsprechenden Totzeiten und Verzögerung.
EP 3 995 370 A1 schlägt eine Anwendung von Geschwindigkeitslimits zur Schlupfregelung vor. Dabei werden die radbezogenen Speed-Limits, die vom „Motion Management System“ berechnet werden an das „Motion Support System“ übertragen. Dort wird das Drehmoment entsprechend der aktuellen Drehzahl und den Geschwindigkeitsgrenzen limitiert. Das Drehmoment wird als Steuersignal übertragen und physikalisch umgesetzt.
Ein Inverter gemäß dem Stand der Technik weist die Möglichkeit auf, dass parallel zu Soll-Drehmomenten eine erlaubte maximale oder minimale Drehzahl, also ein Drehzahllimit, über ein angebundenes Steuergerät dynamisch vorgegeben werden kann. Bereits vor Erreichen dieses Drehzahllimits reduziert der Inverter intern sein Drehmoment (Derating), sodass das Drehzahllimit im stationären Fall nicht überschritten werden kann. Diese drehzahl- beziehungsweise geschwindigkeitsabhängige Drehmomentreduzierung wird typischerweise genutzt, um die Höchstgeschwindigkeit eines Fahrzeugs zu begrenzen.
Für eine Schlupfregelung ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass im Schlupffall auf dem Inverter eine sehr schnelle Reaktion auf Basis eines Resolversignals erfolgen kann, das direkt an den Inverter angebunden ist. In die Regelschleife sind keine weiteren Steuergeräte oder Kommunikationsstrecken wie beispielsweise über einen Feldbus (CAN) eingebunden.
Demgegenüber besteht der Nachteil, dass der Inverter nur anhand des Resolversignals die Ist-Drehzahl des elektrischen Antriebs kennt, nicht aber die Raddrehzahl, insbesondere bei Zentralantrieben mit Differential. Bei Zentralantrieben in einem MU- Split-Szenario muss das Drehzahllimit durch ein weiteres Steuergerät anhand der Raddrehzahlen geeignet eingestellt werden, um das Rad auf einer Seite mit weniger Reibwert (low-p-Seite) regeln zu können. Ferner reduziert die auf dem Inverter implementierte geschwindigkeitsabhängige Drehmomentlimitierung (Derating) das Drehmoment bereits vor einem Erreichen des empfangenen Geschwindigkeitslimits. Dies führt dazu, dass immer ein gewisser Offset zwischen der Ist- und einer Zieldrehzahl bestehen bleibt. Damit wird der Inverter nicht optimal betrieben.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Stand der Technik zu bereichern. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine verbesserte Betriebsstrategie zum Betreiben eines Inverters eines elektrischen Antriebs bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie den Gegenständen nach den weiteren unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung an.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum drehmomentbasierten Betreiben eines Inverters eines zur Nutzbremsung eingerichteten elektrischen Antriebs eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, mit einem von dem Inverter verschiedenen mit dem Inverter verbundenen Steuergerät zum Steuern einer Reibbremsvorrichtung und/oder des elektrischen Antriebs, bereitgestellt. Dabei weist das Verfahren auf: Erfassen einer Ist-Drehzahl des elektrischen Antriebs durch den Inverter; Ermitteln eines anhand einer Zieldrehzahl für ein durch den elektrischen Antrieb antreibbares Rad bestimmten Drehzahllimits durch das Steuergerät; Bestimmen eines nachgeführten Drehzahllimits in Abhängigkeit von dem Drehzahllimit und der Ist-Drehzahl durch das Steuergerät; und Betreiben des Inverters mit einem reduzierten Drehmoment anhand des nachgeführten Drehzahllimits.
Das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, wird im Folgenden als Fahrzeug bezeichnet. Es wird mit anderen Worten eine verteilte Schlupfregelung zwischen einem Steuergerät und dem Inverter vorgeschlagen, die auf einer geeigneten Nachführung des Drehzahllimits basiert. Dabei wurde erkannt, dass die Ist-Drehzahl des Inverters prinzipbedingt im Stand der Technik nicht derart eingestellt wird, dass das Rad die Zieldrehzahl erreicht, da sich immer ein übertragbares Drehmoment und somit ein Offset beziehungsweise eine Differenz ergibt. Über die Rückführung der Drehzahlen kann das Drehzahllimit derart angepasst werden, dass der Inverter effektiv betrieben werden kann.
Dabei kann das Erfassen der Ist-Drehzahl des elektrischen Antriebs durch den Inverter beispielsweise bei einem radindividuellen Antrieb über den Inverter beziehungsweise dessen Resolversignal erfolgen, um die Dynanmikvorteile des Inverters auszuschöpfen.
Die Zieldrehzahl kann die einzuregelnde Drehzahl des Rades definieren. Das Ermitteln der Zieldrehzahl kann insbesondere auf einer Schlupfgrenze basieren. Die Schlupfgrenze kann einen maximalen positiven Schlupf im Antriebsfall oder einen betragsmäßig maximalen negativen Schlupf im Bremsfall beschreiben. Die Zieldrehzahl kann anhand einer Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Ist-Raddrehzahl ermittelt werden und ist somit effektiv durch das Steuergerät ermittelbar. Das nachgeführte Drehzahllimit kann dabei derart definiert sein, dass das Rad die Zieldrehzahl erreicht.
Das nachgeführte Drehzahllimit kann ermittelt werden, um den Inverter mit dem reduzierten Drehmoment zu betreiben. Dabei kann das Drehzahllimit derart nachgeführt werden, dass trotz eines Reduzierens des Drehmoments durch Derating auf das reduzierte Drehmoment entsprechend dem nachgeführten Drehzahllimit die Zieldrehzahl erreicht wird. Dabei kann das reduzierte Drehmoment ein gegenüber einem Soll- Drehmoment reduziertes Drehmoment sein. Indem durch die Schlupfgrenze beziehungsweise die Zieldrehzahl definierte Vorgaben an das Antreiben und/oder Verzögern eingehalten werden, ist Fahrstabilität gewährleistet und die Zieldrehzahl am Rad wird erreicht. Gleichzeitig werden die hohe Regelgüte und Dynamik einer inverterinternen Regelung bestmöglich ausgenutzt. Bei einem Zentralantrieb, also bei einem Antrieb mehrerer Räder durch den Inverter, kann das Nachführen des Drehzahllimits anhand der Drehzahl des mehr beziehungsweise stärker schlupfenden Rades nötig sein, was durch das Steuergerät erfolgt.
Vorzugsweise ist das reduzierte Drehmoment abhängig von einer Differenz zwischen dem nachgeführten Drehzahllimit und der Ist-Drehzahl des elektrischen Antriebs bestimmt. Damit wird das nachgeführte Drehzahllimit anstelle von dem ursprünglichen Drehzahllimit das Derating definieren. Dadurch kann die Zieldrehzahl erreicht werden und der Offset zwischen der Zieldrehzahl und der Ist-Drehzahl des Rades kann verringert oder vermindert werden. Optional kann das reduzierte Drehmoment linear abhängig von einer Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl und dem nachgeführten Drehzahllimit sein, um eine effektiv zu implementierende Abhängigkeit im Inverter zu definieren.
Vorzugsweise wird das nachgeführte Drehzahllimit derart bestimmt, dass die Ist- Drehzahl des Inverters dem Drehzahllimit entspricht. Damit kann erzielt werden, dass der Inverter das Drehzahllimit erreicht und sich somit die Zieldrehzahl des Rades einstellen kann. Vorzugweise erfolgt das Ermitteln des Drehzahllimits unter Berücksichtigung einer auf das Rad bezogenen Ist-Raddrehzahl und einer Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeug. Damit kann ein radindividuelles Regeln ermöglicht werden. Anhand der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit und der Ist-Raddrehzahl kann das Drehzahllimit unter Beachtung einer einzuhaltende Schlupfgrenze ermittelt werden.
Vorzugsweise wird das nachgeführte Drehzahllimit derart bestimmt, dass die Geschwindigkeit eines stärker als ein anderes Rad schlupfenden Rades des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, der Zieldrehzahl entspricht. Dabei können das stärker schlupfende Rad und das andere Rad von dem Inverter angetrieben sein (Zentralantrieb). Damit kann erreicht werden, dass die Räder eine Schlupfgrenze einhalten, und so ein effektives und sicheres Betreiben des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, erzielt werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, dass das nachgeführte Drehzahllimit von dem Reibbremssteuergerät bestimmt wird, da das Reibbremssteuergerät die Raddrehzahlen und/oder Radgeschwindigkeiten kennt.
Vorzugsweise ist das reduzierte Drehmoment ein Antriebsmoment oder ein Bremsmoment. Damit kann der Inverter derart betrieben werden, um das Rad gemäß dem Antriebsmoment zu beschleunigen oder durch das Bremsmoment zu verzögern.
Vorzugsweise weist das Verfahren den Schritt auf: Übermitteln des reduzierten Drehmoments von dem Inverter an ein Reibbremssteuergerät. Das reduzierte Drehmoment kann an das Reibbremssteuergerät übermittelt werden, um einen Bremseingriff unter Berücksichtigung des reduzierten Drehmoments vornehmen zu können. Beispiels können das reduzierte Drehmoment und ein Reibbremsmoment auf Grundlage einer Bremsanforderung jeweilige Verzögerungs- beziehungsweise Bremsmomentanteile generieren.
Vorzugsweise ist das Steuergerät ein Reibbremssteuergerät oder ein Antriebssteuergerät. Das Reibbremsgerät kann dabei wesentliche Informationen für die Regelung bereitstellen, beispielsweise die Zieldrehzahl. Das Antriebssteuergerät kann Vorgaben hinsichtlich des Soll-Drehmoments und/oder des Deratings für Inverter definieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Inverter für einen elektrischen Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, bereitgestellt. Der Inverter ist dazu eingerichtet, das hier beschriebene Verfahren durchzuführen. Der Inverter kann dazu eingerichtet sein, als optional und/oder vorteilhaft beschriebene Schritte des Verfahrens durchzuführen, um einen entsprechenden technischen Effekt zu erzielen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Der elektrische Antrieb weist den hier beschriebenen Inverter auf. Der elektrische Antrieb und/oder der Inverter kann dazu eingerichtet sein, als optional und/oder vorteilhaft beschriebene Schritte des Verfahrens durchzuführen, um einen entsprechenden technischen Effekt zu erzielen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Das Fahrzeug den hier beschriebenen Inverter oder den hier beschriebenen elektrischen Antrieb auf. Das Fahrzeug, der Inverter und/oder der elektrische Antrieb kann dazu eingerichtet sein, als optional und/oder vorteilhaft beschriebene Schritte des Verfahrens durchzuführen, um einen entsprechenden technischen Effekt zu erzielen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium bereitgestellt. Das Computerprogramm und/oder computerlesbare Medium umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das hier beschriebene Verfahren und/oder die Schritte des hier beschriebenen Verfahrens durchzuführen. Das Computerprogramm und/oder computerlesbare Medium kann Befehle umfassen, um als optional und/oder vorteilhaft beschriebene Schritte des Verfahrens durchzuführen, um einen entsprechenden technischen Effekt zu erzielen. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sowie deren technische Effekte ergeben sich aus den Figuren und der Beschreibung der in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsformen. Dabei zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Übersicht eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Berechnungsablaufs gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Berechnungsablaufs nach einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung von Geschwindigkeiten in Abhängigkeit der Zeit zur Illustration einer Wirkung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Abhängigkeit von Drehmoment und einer Ist-Drehzahl eines elektrischen Antriebs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Abhängigkeit von Drehmoment und einer Ist-Drehzahl eines elektrischen Antriebs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Abhängigkeit zwischen Schlupf und Reibungskoeffizient;
Fig. 8 eine schematische Darstellung mehrerer alternativen Topologien eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Übersicht eines Fahrzeugs 200a, insbesondere Nutzfahrzeugs 200b, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Das Fahrzeug 200a, insbesondere Nutzfahrzeug 200b, wird im Folgenden als Fahrzeug 200a, 200b bezeichnet. Das Fahrzeug 200a, 200b ist ein Landfahrzeug und beispielsweise ein Lastkraftwagen, ein Bus, ein Anhänger und/oder ein mehrgliedriges Fahrzeug. Das Fahrzeug 200a, 200b weist einen elektrischen Antrieb 21 auf. Das Fahrzeug 200a, 200b weist ferner eine Reibbremsvorrichtung 30 auf. Die Reibbremsvorrichtung 30 ist ein elektrisches Bremssystem beziehungsweise ein elektronisch geregeltes Bremssystem. In einer nicht-gezeigten Ausführungsform ist die Reibbremsvorrichtung 30 ein pneumatisches und/oder hydraulisches Bremssystem. Die Reibbremsvorrichtung 30 weist ein Reibbremssteuergerät 24a auf.
Das Fahrzeug 200a, 200b gemäß Figur 1 weist mehrere Räder 210, 210‘ auf. Die Räder 210 sind auf einer Fahrbahn angeordnet. Auf die Räder 210 kann jeweils ein durch die Fahrbahn vermitteltes und durch den elektrischen Antrieb 21 und die Reibbremsvorrichtung 30 bewirktes Drehmoment T als Antriebsmoment T+ oder Bremsmoment T- wirken. Die Fahrbahn kann insbesondere örtlichen Änderungen unterliegen. Dabei kann die Fahrbahn beispielsweise an verschiedenen Orten voneinander verschiedene Untergründe aufweisen und so zu verschiedenen Reibwerten beziehungsweise Reibungskoeffizienten MU zwischen Fahrbahn und den Rädern 210, 210‘ führen (siehe auch Figur 7). Dabei kann sich bei den Rädern 210, 210‘ ein voneinander verschiedener Schlupf S einstellen. Der Schlupf S kann dabei aus einer Ist-Raddrehzahl VW des jeweiligen Rades 210, 210‘ und einer Ist-Fahrzeugge- schwindigkeit WEH berechnet werden. Die Räder 210, 210‘ können einen zueinander verschiedenen Schlupf S aufweisen, womit eines der Räder 210 als ein stärker schlupfendes Rad 210 bezeichnet werden kann als das andere der Räder 210‘.
Der elektrische Antrieb 21 ist zur Nutzbremsung NB eingerichtet. Dabei kann das Bremsmoment T- wirken und mechanische Energie der Räder 210, 210‘ in elektrische Energie 262 umgewandelt werden. Mit der elektrischen Energie 262 kann eine Energiespeichervorrichtung 260 des Fahrzeugs 200a, 200b beaufschlagt werden, um deren Ladezustand 261 zu erhöhen.
Der elektrische Antrieb 21 ist dazu eingerichtet, das Antriebsmoment T+ oder das Bremsmoment T- zu erzeugen, das zu einem Beschleunigen oder einer Verzögerung des Fahrzeugs 200a, 200b beziehungsweise eines der Räder 210 ,210‘ führen kann. Die Reibbremsvorrichtung 30 ist dazu eingerichtet, eines oder mehrere der Räder 210, 210’ mit einem Bremsmoment T- zu beaufschlagen. Der elektrische Antrieb 21 ist als sogenannter Zentralantrieb dazu eingerichtet, ein Drehmoment T auf eines oder mehrere Räder 210, 210‘ einer Achse (nicht eingezeichnet) anzuwenden. In einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt), ist der elektrische Antrieb 21 dazu eingerichtet, genau ein Rad 210, 210‘ mit einem Drehmoment T zu beaufschlagen.
Die Dynamik eines jeden der Räder 210, 210‘ ist durch eine messbare Radbeschleunigung beziehungsweise Radverzögerung und/oder eine zeitliche Änderung der Radbeschleunigung charakterisierbar. Die Radverzögerung und/oder die zeitliche Änderung der Radbeschleunigung kann durch Messwerte eines Raddrehzahlsensors (nicht gezeigt) und/oder durch eine Regelinformation des elektrischen Antriebs 21 erfasst werden.
Der elektrische Antrieb 21 umfasst einen Inverter 23 und ein Antriebssteuergerät 24b. Das Antriebssteuergerät 24b kann als eDrive-ECU bezeichnet werden. Das Antriebssteuergerät 24b ist dazu eingerichtet, den Inverter 23 anhand von Regelvorgaben zu betreiben und von dem Inverter 23 Regelinformationen auszulesen. Der Inverter 23 kann dabei eine Ist-Drehzahl NEM des elektrischen Antriebs 21 erfassen und an das Antriebssteuergerät 24b übermitteln. Das Antriebssteuergerät 24b kann dem Inverter 23 ein Soll-Drehmoment TT und ein nachgeführtes Drehzahllimit NLIM vorgeben. Das nachgeführte Drehzahllmit NLIM kann dabei eine untere Grenze NLIM- und/oder eine obere Grenze NLIM+ umfassen. Der Inverter 23 ist dazu eingerichtet, anhand der Vorgaben die Ist-Drehzahl NEM einzustellen, dabei kann der Inverter 23 vor und/oder bei einem Erreichen des Drehzahllimit NTAR und/oder ein nachgeführtes Drehzahllimit NLIM ein reduziertes Drehmoment TR anwenden. Die durch den Inverter 23 erfasste Ist-Drehzahl NEM des elektrischen Antriebs 21 übersetzt sich bei einem radindividuellen Antrieb unmittelbar oder bei einem Zentralantrieb über ein Getriebe mittelbar in die Ist-Raddrehzahl VW, VW‘.
Das Antriebssteuergerät 24b und das Reibbremssteuergerät 24a sind Steuergeräte 24 des Fahrzeugs 200a, 200b. Die Steuergeräte 24 sind von dem Inverter 23 und einem inverterinternen Steuergerät (nicht eingezeichnet) verschieden. Jedes der Steuergeräte 24, also das Antriebssteuergerät 24b und das Reibbremssteuergerät 24a, sind dazu eingerichtet, mit dem Inverter 23 zum Betreiben des Inverters 23 zu kommunizieren.
Das Fahrzeug 200a, 200b beziehungsweise der Inverter 23 und/oder die Steuergeräte 24 sind dazu eingerichtet, das mit Bezug zu Figur 9 beschriebene Verfahren 100 durchzuführen. Dafür kann das Steuergerät 24 das nachgeführte Drehzahllimit NLIM wie mit Bezug zu Figuren 3 bis 6 beschrieben bestimmen, um den Inverter 23 dementsprechend zu betreiben. Dabei kann eine Kommunikation zwischen dem Inverter 23 und dem oder den Steuergeräten 24 beziehungsweise eine Architektur wie mit Bezug zu Figur 8 beschrieben vorgesehen sein.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Berechnungsablaufs gemäß dem Stand der Technik. Dabei stellt illustriert Figur 2 ein Reibbremssteuergerät 24a und ein Antriebssteuergerät 24b. Figur 2 wird unter Bezugnahme auf die Nomenklatur beziehungsweise Bezeichnungen gemäß Figur 1 beschrieben.
Gemäß Figur 2 erfasst das Reibbremssteuergerät 24a eine Schlupfgrenze L, eine Ist- Raddrehzahl VW und eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit WEH. Daraus ermittelt das Reibbremssteuergerät 24a eine Zieldrehzahl VWL für ein Rad 210, 210‘, also eine radbezogene Geschwindigkeit v. Beispielsweise wird die Zieldrehzahl VWL für das Rad 210, 210‘ im Antriebsfall durch die Gleichung VWL = WEH / (1 -L) und im Bremsfall durch die Gleichung VWL = WEH x (1 -L) berechnet.
Das Reibbremssteuergerät 24a übermittelt die Zieldrehzahl VWL für das Rad 210, 210‘ an das Antriebssteuergerät 24b. Das Antriebssteuergerät 24b erfasst die Ist- Drehzahl NEM des elektrischen Antriebs 21 durch den Inverter 23 beziehungsweise dessen Resolver und berechnet ein Drehzahllimit NTAR zum Betreiben des Inverters 23. Das Drehzahllimit NTAR kann als eine inverterbezogene Geschwindigkeit v aufgefasst beziehungsweise in eine solche umgerechnet werden. Der Inverter 23 wird anhand des Drehzahllimit NTAR betrieben.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Berechnungsablaufs nach einem Verfahren 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Dabei stellt illustriert Figur 3 ein Reibbremssteuergerät 24a und ein Antriebssteuergerät 24b. Figur 3 wird unter Bezugnahme auf Figur 1 und deren Beschreibung beschrieben.
Gemäß Figur 3 erfasst das Reibbremssteuergerät 24a in einem ersten Schritt eine Schlupfgrenze L und eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit WEH und ermittelt wie mit Bezug zu Figur 2 beschrieben die Zieldrehzahl VWL für ein Rad 210, 210‘. In einem zweiten Schritt erfasst das Reibbremssteuergerät 24a die Ist-Raddrehzahl VW und ermittelt eine Zielgeschwindigkeit VTAR für den elektrischen Antrieb 21 , beispielsweise im Antriebsfall durch der Gleichung VTAR = max (VWL + 1/2 x min(VWJinks - VWL; VW_rechts -VWL), WEH + VOFFS), mit einer Offset-Geschwindigkeit VOFFS, einer Ist-Raddrehzahl VWJinks eines linken Rades 210, 210‘, einer Ist-Raddrehzahl VW_rechts eines rechten Rades 210, 210, und der Miminumsfunktion min(). Die Zielgeschwindigkeit VTAR ist eine radbezogene Geschwindigkeit v.
Das Reibbremssteuergerät 24a übermittelt die Zielgeschwindigkeit VTAR an das Antriebssteuergerät 24b. In einem ersten Schritt ermittelt das Antriebssteuergerät 24b anhand der Zielgeschwindigkeit VTAR ein auf den Inverter 23 bezogenes Drehzahllimit NTAR. In einem zweiten Schritt erfasst das Antriebssteuergerät 24b die Ist-Drehzahl NEM des elektrischen Antriebs 21 und berechnet unter Berücksichtigung des Drehzahllimits NTAR ein nachgeführtes Drehzahllimit NLIM zum Betreiben des Inverters 23.
Gemäß einer Variante (siehe Figur 8 (A)) kann das Reibbremssteuergerät 24a die Zielgeschwindigkeit VTAR unter Berücksichtigung der Ist-Raddrehzahl VWJinks des linken Rades 210, 210‘ und der Ist-Raddrehzahl VW_rechts des rechten Rades 210, 210 sowie der Schlupfgrenze L berechnen. Das Reibbremssteuergerät 24a sendet die Zielgeschwindigkeit VTAR an das Antriebssteuergerät 24b. Das Antriebssteuergerät 24b berechnet daraus das nachgeführte Drehzahllimit NLIM derart, dass die Ist-Drehzahl NEM des elektrischen Antriebs 21 das nachgeführte Drehzahllimit NLIM erreicht.
Gemäß einer weiteren, insbesondere für einen Zentralantrieb geeigneten Variante (siehe ebenfalls Figur 8 (A)) kann das Reibbremssteuergerät 24a die Zielgeschwindigkeit VTAR unter Berücksichtigung der Schlupfgrenze L berechnen. Das Reibbremssteuergerät 24a liest die Ist-Raddrehzahl VWJinks des linken Rades 210, 210‘ und die Ist- Raddreh zahl VW_rechts des rechten Rades 210, 210 und berechnet daraus ein achsenbezogenes nachgeführtes Geschwindigkeitslimit VLIM, sodass die Ist-Raddrehzahlen VWJinks, VW_rechts die Zielgeschwindigkeit VTAR einhalten und/oder erreichen. Dabei erfolgt das Nachführen auf Basis der Raddrehzahlen. Das Reibbremssteuergerät 24a sendet das nachgeführte Geschwindigkeitslimit VLIM an das Antriebssteuergerät 24b. Das Antriebssteuergerät 24b rechnet das nachgeführte Geschwindigkeitslimit VLIM in das nachgeführte Drehzahllimit NLIM um. Das Antriebssteuergerät 24b sendet das nachgeführte Drehzahllimit NLIM an den Inverter 23, wobei kein Nachführen durch das Antriebssteuergerät 24b erfolgt.
Das nachgeführte Drehzahllimit NLIM kann als eine inverterbezogene Geschwindigkeit v aufgefasst beziehungsweise in eine solche umgerechnet werden. Beispielsweise wir das nachgeführte Drehzahllimit NLIM berechnet durch die Gleichung NLIM = NTAR + K x int (NTAR-NEM) dt, wobei K ein optional konstanter Verstärkungsfaktor ist und int (...) dt ein Integral über die Zeit t . Die Integrationsgrenzen können abhängig vom Drehmoment T sein, das maximal oder minimal möglich ist. Dabei wird das nachgeführte Drehzahllimit NLIM derart berechnet, dass das Drehzahllimit NTAR nur soweit verschoben wird, dass das Maximum der drehzahldifferenz-abhängigen Derating-Kurve (siehe Figuren 5 und 6) auf Höhe des Drehzahllimits liegt. So kann man im Drehzahllimit noch das gesamte Drehmoment freigeben, falls benötigt, beispielsweise für ein Rad 210 auf einer Fahrbahn mit einem hohen Reibungskoeffizienten MU.
Der Inverter 23 wird anhand des nachgeführte Drehzahllimits NLIM betrieben. Dabei können für den integrierenden Anteil Anti-Windup Bedingungen eingefügt werden, damit der Integrator nicht über plausible Werte hinaus integriert. Die Integrationsgrenzen können abhängig vom Drehmoment T sein, das maximal oder minimal möglich ist.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung von Geschwindigkeiten v in Abhängigkeit der Zeit t zur Illustration einer Wirkung eines Verfahrens 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Figur 4 wird unter Bezugnahme auf Figuren 1 und 3 beschrieben. Dabei zeigt die untere Kurve der Figur 4 mit einer starken durchgezogenen Linie die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit WEH. Das Fahrzeug 200a, 200b beschleunigt. Die Ist- Fahrzeuggeschwindigkeit WEH steigt.
Mit zwei gestrichenen Linien sind Zieldrehzahlen VWL für ein Rad 210, 210‘ gezeigt. Die Zieldrehzahlen VWL für das Rad 210, 210‘ ergeben sich beispielsweise wie mit Bezug zu Figuren 2 und 3 beschrieben aus der Schlupfgrenze L und der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit WEH, wobei die untere der beiden Kurven der Zieldrehzahlen VWL für das Rad 210, 210‘ den Bremsfall illustriert und die obere der beiden Kurven der Zieldrehzahlen VWL für das Rad 210, 210‘ den Antriebsfall illustriert.
Die Ist-Raddrehzahl VW, VW‘ soll innerhalb der beiden Kurven der Zieldrehzahlen VWL für das Rad 210, 210‘ sein, um ein stabiles, zuverlässiges und effektives Betreiben des Fahrzeugs 200a, 200b zu ermöglichen. D.h. zu jeder Zeit t soll die Ist-Rad- drehzahl VW, VW‘ zwischen den Zieldrehzahlen VWL für das Rad 210, 210‘ sein.
Mit einer gepunkteten Linie ist eine Raddrehzahl VW eines zunächst weniger schlupfendes Rades 210 dargestellt. Die gepunktete Linie mit der Raddrehzahl VW befindet die sich zunächst innerhalb der Zieldrehzahlen VWL für das Rad 210, 210.
Mit einer starken durchgezogenen Linie (obere Kurve) ist eine Raddrehzahl VW‘ eines stärker schlupfendes Rades 210 dargestellt. Die Raddrehzahl VW‘ übersteigt dabei zunächst die Zieldrehzahlen VWL für das Rad 210, 210‘, ist somit zu hoch und ist zu regeln.
Mit einer punktgestrichenen Linie ist eine wie mit Bezug zu Figur 3 beschriebene Zielgeschwindigkeit VTAR eingezeichnet. Die Zielgeschwindigkeit VTAR kann in das Drehzahllimit NTAR umgerechnet werden. Mit einer schwachen durchgezogenen Linie ist eine Ist-Geschwindigkeit VEM des elektrischen Antriebs 21 eingezeichnet. Die Ist-Geschwindigkeit VEM des elektrischen Antriebs 21 kann in die Ist-Drehzahl NEM des elektrischen Antriebs 21 umgerechnet werden. Da die Raddrehzahl VW‘ die Zieldrehzahlen VWL für das Rad 210, 210‘ übersteigt, muss die Ist-Geschwindigkeit VEM des elektrischen Antriebs 21 nachgeregelt werden, um das stärker Schlupfende Rad 210‘ weniger anzutreiben und/oder zu verzögern und so die Raddrehzahl VW‘ in einen Bereich zwischen die beiden Zieldrehzahlen VWL für das Rad 210, 210‘ zu regeln. Dafür wird die Ist-Geschwindigkeit VEM des elektrischen Antriebs 21 wie durch Pfeile angedeutet auf die Zielgeschwindigkeit VTAR reduziert. Dabei regelt sich wie ebenfalls durch Pfeile angedeutet die Raddrehzahl VW‘ auf einen Wert zwischen den Zieldrehzahlen VWL für das Rad 210, 210‘. Damit stellt Figur 4 ein radindividuelles Regeln dar. Dafür wird das nachgeführte Drehzahllimit NLIM unter Berücksichtigung der Ist-Drehzahl NEM bestimmt, um den Inverter 23 mit einem reduzierten Drehmoment TR derart zu betreiben, dass ein Offset zwischen der Raddrehzahl VW‘ und Zielgeschwindigkeit VTAR verkleinert oder verhindert wird. Damit wird ermöglicht, dass nur das stäker schlupfende Rad 210‘, beispielsweise das schnellere Rad 210‘ auf die Zieldrehzahl VWL gebracht wird, während das weniger schlupfende Rad 210 einen größeren Offset aufweisen kann.
Für die Berechnung der Drehzahldifferenz zwischen Ist-Raddrehzahl VW und Zieldrehzahl VWL lässt sich bei Zentralantrieben die Ist-Raddrehzahl VW des Rades 210 mit dem betragsmäßig größeren Schlupf S verwenden, um in p-Split Situationen das Rad 210‘ auf niedrigem Reibwert einregeln zu können. Für zentral angetriebene Achsen überwacht das Reibbremssystem 30 die Realisierung des gewünschten rad- bzw. seitenindividuellen Sollschlupfes und kann durch Bremseingriffe stabilitätssichernd wirken (siehe Figur 6). Im Antriebsfall kann auf der low-p Seite ein zusätzliches Bremsmoment T- erzeugt werden, um die insgesamt übertragbare Antriebskraft auf der high-p Seite zu erhöhen. Alternativ oder zusätzlich kann der elektrische Antrieb 21 gezielt Bremseingriffe anfordern. Im Bremsfall kann auf der high-p Seite ein zusätzliches Bremsmoment T- durch das Reibbremssystem 30 aufgebaut werden.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Abhängigkeit von Drehmoment T und einer Ist-Drehzahl NEM eines elektrischen Antriebs 21 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Figur 5 wird unter Bezugnahme auf Figuren 1 , 3 und 4 beschrieben. Dabei wird davon ausgegangen, dass ein Soll-Drehmoment TT angefordert ist. Das Soll-Drehmoment TT ist in Figur 5 durch eine horizontale Linie dargestellt.
Figur 5 illustriert zudem eine Fahrzeug-Drehzahl NV. Die Fahrzeug-Drehzahl NV ist dabei definiert als die Drehzahl des elektrischen Antriebs 21 unter der Annahme, dass das Fahrzeug 200a, 200b ohne Schlupf S fährt.
Die durchgezogene Linie stellt in Figur 5 ein Derating, also eine in dem Inverter 23 implementierte drehzahlabhängige Reduzierung des Drehmoments T in Abhängigkeit der Ist-Drehzahl NEM des elektrischen Antriebs 21 gemäß dem Stand der Technik dar. Das Drehmoment T wird ausgehend von einem Referenzdrehmoment derart reduziert, dass das Drehmoment T bei einer Ist-Drehzahl NEM gleich dem Drehzahllimit NTAR null wird. Da bei dem Drehzahllimit NTAR kein Drehmoment T mehr anliegt, kann das Drehzahllimit NTAR im stationären Fall nicht erreicht werden. Der elektrische Antrieb 21 wird anstelle dessen mit einer Referenzdrehzahl NW, die sich ohne ein Nachführen des Drehzahllimits NTAR einstellt, und bei einem sich aus dem Derating, der Referenzdrehzahl NW und dem Drehzahllimit NTAR ergebenden reduzierten Drehmoment TR‘ betrieben.
Durch die gestrichene Linie ist in Figur 5 eine Drehmomentkurven dargestellt, die sich aus einem Derating ergibt, das sich mit Hinblick auf das nachgeführte Drehmoment NLIM einstellt. Das Derating des Inverters 23, also der (negative) Anstieg der drehzahlabhängigen Drehmomentkurve ist bekannt. Damit kann das nachgeführte Drehzahllimit NLIM derart gewählt werden, dass der Inverter 23 als Ist-Drehzahl NEM das Drehzahllimit NTAR bei einem reduzierten Drehmoment TR einstellt, um die Zieldrehzahl VWL für das Rad 210, 210‘ zu erreichen.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Abhängigkeit von Drehmoment T und einer Ist-Drehzahl NEM eines elektrischen Antriebs 21 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Figur 6 wird unter Bezugnahme auf Figuren 1 und 3 bis 5 beschrieben.
Die Anstiege der gezeigten Kurven beschreiben dabei das Derating. Während der Beschleunigung des Fahzeugs 200a, 200b wird das Drehmoment T zunächst über die Derating-Kurve des Antriebsdrehmoments T+ begrenzt (durchgezogene Linie). Wird das nachgeführte Drehzahllimit NLIM im Antriebsfall überschritten, so wird die Antriebswelle über die Derating-Kurve T- aktiv durch ein negatives Drehment T- eingebremst (gestrichelte Linie).
Im Bremsfall wird das negative Drehmoment zunächst über die Deratingkurve des Bremsmomentes T- begrenzt (durchgezogene Linie). Wird das nachgeführte Drehzahllimit NLIM im Bremsfall überschritten, so wird die Antriebswelle über die Derating-Kurve aktiv durch ein positives Drehmoment T+ beschleunigt (gestrichelte Linie).
Das Derating kann je nach Anwendungsfall, Unterschreiten einer unteren Grenz NLIM- und/oder Überschreiten einer oberen Grenze NLIM+ angepasst sein. Eine derartige Anpassung ist als unterschiedliche Steigungen der gezeigten Kurven dargestellt ist. Alternativ oder zusätzlich lassen sich jedoch auch beliebige Funktionen (bspw. nichtlineare oder nichtstetige) und/oder Look-up-Tabellen verwenden, um das Derating zu implementieren. Das durch das Derating reduzierte Drehmoment TR ist somit, je nach Anwendung und x-Achsenabschnitt, ein Antriebsmoment T+ oder ein Bremsmoment T-.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Abhängigkeit zwischen Schlupf S und Reibungskoeffizient MU. Der Reibungskoeffizient MU ist dabei für ein Rad 210, 210‘ und ein das Rad 210, 210‘ kontaktierenden Untergrund definiert. Je nach Reibungskoeffizient MU kann ein durch die Figur 7 illustrierter Schlupf S als Antriebsschlupf oder als Bremsschlupf aufgebracht werden. Die Abhängigkeit zwischen Schlupf S und Reibungskoeffizient MU weist in den meisten Fällen einen unimodalen Verlauf mit einem Maximum auf, also einem dem maximalen Reibwert zugehörigen Schlupf S, der bei einem bestimmten Reibungskoeffizient MU vorliegt. Der dem maximalen Reibwert zugehörigen Schlupf S ermöglicht eine bestmögliche Ausnutzung von Rekuperation, eine bestmögliche Beschleunigung und/oder Verzögerng.
Dabei ist durch eine linke, vertikale Linie ein Schlupf S markiert, der sich bei einem Betrieb des elektrischen Antriebs 21 mit der mit Bezug zu Figur 5 beschriebenen Referenzdrehzahl NW einstellt. Durch eine rechte, vertikale Linie ist ein Schlupf S markiert, der sich bei einem Betrieb des elektrischen Antriebs 21 mit dem nachgeführten Drehzahllimit NLIM einstellt.
Damit illustriert Figur 7, dass der elektrische Antrieb 21 mit der Referenzdrehzahl NW nicht an einem optimalen Arbeitspunkt betrieben wird. Das Nachführen der Ist-Drehzahl NEM auf das nachgeführte Drehzahllimit NLIM erzielt ein verbessertes Betreiben des elektrischen Antriebs 21 .
Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung mehrerer alternativen Topologien eines Fahrzeugs 200a, insbesondere Nutzfahrzeugs 200b, zum Durchführen eines Verfahrens 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Dabei zeigt Figur 8 fünf verschiedene Alternativen, die durch die Buchstaben (A), (B), (C), (D) und (E) gekennzeichnet und durch eine vertikale gestrichene Linie voneinander abgegrenzt sind.
Figur 8 (A) zeigt dabei die mit Bezug zu Figur 3 beschriebene Ausführungsform. Von dem Steuergerät 24 wird die Schlupfgrenze L ermittelt und an das Reibbremssteuergerät 24a übermittelt, falls das Steuergerät 24 verschieden von dem Reibbremssteuergerät 24a ist. Anderenfalls kann das Übermitteln der Schlupfgrenze L entfallen.
Das Reibbremssteuergerät 24a empfängt die Schlupfgrenze L und ermittelt die Zielgeschwindigkeit VTAR für den elektrischen Antrieb 21 . Dabei kann die Zielgeschwindigkeit VTAR unter Berücksichtigung der Ist-Raddrehzahl VWJinks des linken Rades 210, 210‘ und der Ist-Raddrehzahl VW_rechts des rechten Rades 210, 210 berechnet werden. Optional wird ein nachgeführtes Geschwindigkeitslimit VLIM berechnet (siehe Figur 3). Das Reibbremssteuergerät 24a übermittelt die Zielgeschwindigkeit VTAR und optional das nachgeführtes Geschwindigkeitslimit VLIM an das Antriebssteuergerät 24b. Das Antriebssteuergerät 24b empfängt die Zielgeschwindigkeit VTAR und optional das nachgeführte Geschwindigkeitslimit VLIM und ermittelt das nachgeführte Drehzahllimit NLIM. Das Antriebssteuergerät 24b veranlasst ein Betreiben des Inverter 23 anhand des nachgeführten Drehzahllimits NLIM.
In Figur 8 (B) wird von dem Steuergerät 24 wird die Schlupfgrenze L ermittelt und an das Antriebssteuergerät 24b übermittelt, falls das Steuergerät 24 verschieden von dem Antriebssteuergerät 24b ist. Anderenfalls kann das Übermitteln der Schlupfgrenze L entfallen. Das Antriebssteuergerät 24b empfängt die Schlupfgrenze L und ermittelt das nachgeführte Drehzahllimit NLIM. Das Antriebssteuergerät 24b veranlasst ein Betreiben des Inverter 23 anhand des nachgeführten Drehzahllimits NLIM.
In Figur 8 (C) wird von dem Steuergerät 24 wird die Schlupfgrenze L ermittelt und an das Reibbremssteuergerät 24a übermittelt, falls das Steuergerät 24 verschieden von dem Reibbremssteuergerät 24a ist. Anderenfalls kann das Übermitteln der Schlupfgrenze L entfallen. Das Reibbremssteuergerät 24a empfängt die Schlupfgrenze L und ermittelt das nachgeführte Drehzahllimit NLIM. Das Reibbremssteuergerät 24a veranlasst ein Betreiben des Inverter 23 anhand des nachgeführten Drehzahllimits NLIM.
In Figur 8 (D) wird von dem Steuergerät 24 wird die Schlupfgrenze L und die Zielgeschwindigkeit VTAR für den elektrischen Antrieb 21 ermittelt. Das Steuergerät 24 übermittelt die Zielgeschwindigkeit VTAR and den Inverter 23, der selbst das nachgeführte Drehzahllimit NLIM ermittelt.
In Figur 8 (E) wird von dem Steuergerät 24 wird die Schlupfgrenze L ermittelt. Das Steuergerät 24 übermittelt die Schlupfgrenze L and den Inverter 23, der selbst das nachgeführte Drehzahllimit NLIM ermittelt.
Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren 100 ist ein Verfahren 100 zum drehmomentbasierten Betreiben eines Inverters 23 eines zur Nutzbremsung NB eingerichteten elektrischen Antriebs 21 eines Fahrzeugs 200a, insbesondere Nutzfahrzeugs 200b, mit einem von dem Inverter 23 verschiedenen mit dem Inverter 23 verbundenen Steuergerät 24 zum Steuern einer Reibbremsvorrichtung 30 und/oder des elektrischen Antriebs 21 . Ein derartiges Fahrzeug 200a, 200b ist mit Bezug zu Figur 1 beschrieben. Figur 9 wird unter Bezugnahme auf Figuren 1 bis 8 beschrieben.
Das Verfahren 100 weist auf: Erfassen 1 10 einer Ist-Drehzahl NEM des elektrischen Antriebs 21 durch den Inverter 23. Es erfolgt ein Ermitteln 120 eines anhand einer Zieldrehzahl VWL für ein durch den elektrischen Antrieb 21 antreibbares Rad 210 bestimmten Drehzahllimits NTAR durch das Steuergerät 24. Das Ermitteln 120 des Drehzahllimits NTAR erfolgt unter Berücksichtigung einer auf das Rad 310 bezogenen Ist-Raddrehzahl VW und einer Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit WEH des Fahrzeugs 200a, Nutzfahrzeugs 200b.
Es erfolgt ein Bestimmen 130 eines nachgeführten Drehzahllimits NLIM in Abhängigkeit von dem Drehzahllimit NTAR und der Ist-Drehzahl NEM durch das Steuergerät 24. Das nachgeführte Drehzahllimit NLIM wird derart bestimmt, dass die Ist-Drehzahl NEM des elektrischen Antriebs 21 dem Drehzahllimit NTAR entspricht. Das nachgeführte Drehzahllimit NLIM wird derart bestimmt, dass die Geschwindigkeit VW eines stärker als ein anderes Rad 210 schlupfenden Rades 210‘ des Fahrzeugs 200a, insbesondere Nutzfahrzeugs 200b, der Zieldrehzahl VWL entspricht.
Es erfolgt ein Betreiben 140 des Inverters 23 mit einem reduzierten Drehmoment TR anhand des nachgeführten Drehzahllimits NLIM. Das reduzierte Drehmoment TR ist abhängig von einer Differenz zwischen dem nachgeführten Drehzahllimit NLIM und der Ist-Drehzahl NEM des elektrischen Antriebs 21 bestimmt. Das reduzierte Drehmoment TR ist ein Antriebsmoment T+ oder ein Bremsmoment T-.
Es erfolgt ein Übermitteln 150 des reduzierten Drehmoments TR von dem Inverter 23 an ein Reibbremssteuergerät 24a.
Bezuqszeichen (Teil der Beschreibung)
21 elektrischer Antrieb
23 Inverter
24 Steuergerät
24a Reibbremssteuergerät
24b Antriebssteuergerät
30 Reibbremsvorrichtung
100 Verfahren
110 Erfassen
120 Ermitteln
130 Bestimmen
140 Betreiben
150 Übermitteln
200a Fahrzeug
200b Nutzfahrzeug
210 Rad
210‘ Rad
260 Energiespeichervorrichtung
261 Ladezustand
262 elektrische Energie
L Schlupfgrenze
MU Reibungskoeffizient
NB Nutzbremsung
NEM Ist-Drehzahl des elektrischen Antriebs
NLIM nachgeführtes Drehzahllimit
NLIM- Grenze des nachgeführten Drehzahllimits NLIM+ Grenze des nachgeführten Drehzahllimits
NTAR Drehzahllimit
NW Referenzdrehzahl
NV Fahrzeug-Drehzahl
S Schlupf t Zeit
TR reduziertes Drehmoment
TR‘ reduziertes Drehmoment
T Drehmoment
T+ Antriebsmoment, positives Drehmoment
T- Bremsmoment, negatives Drehmoment
TT Soll-Drehmoment v Geschwindigkeit
VEM Ist-Geschwindigkeit des elektrischen Antriebs
VLIM nachgeführtes Geschwindigkeitslimit
VW Ist-Raddrehzahl
VW‘ Ist-Raddrehzahl
VWL Zieldrehzahl für ein Rad
VTAR Zielgeschwindigkeit für elektrischen Antrieb
WEH Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (100) zum drehmomentbasierten Betreiben eines Inverters (23) eines zur Nutzbremsung (NB) eingerichteten elektrischen Antriebs (21 ) eines Fahrzeugs (200a), insbesondere Nutzfahrzeugs (200b), mit einem von dem Inverter (23) verschiedenen mit dem Inverter (23) verbundenen Steuergerät (24) zum Steuern einer Reibbremsvorrichtung (30) und/oder des elektrischen Antriebs (21 ), wobei das Verfahren (100) aufweist:
- Erfassen (110) einer Ist-Drehzahl (NEM) des elektrischen Antriebs (21 ) durch den Inverter (23);
- Ermitteln (120) eines anhand einer Zieldrehzahl (VWL) für ein durch den elektrischen Antrieb (21 ) antreibbares Rad (210) bestimmten Drehzahllimits (NTAR) durch das Steuergerät (24);
- Bestimmen (130) eines nachgeführten Drehzahllimits (NLIM) in Abhängigkeit von dem Drehzahllimit (NTAR) und der Ist-Drehzahl (NEM) durch das Steuergerät (24); und
- Betreiben (140) des Inverters (23) mit einem reduzierten Drehmoment (TR) anhand des nachgeführten Drehzahllimits (NLIM).
2. Verfahren (100) nach Anspruch 1 , wobei das reduzierte Drehmoment (TR) abhängig von einer Differenz zwischen dem nachgeführten Drehzahllimit (NLIM) und der Ist-Drehzahl (NEM) des elektrischen Antriebs (21 ) bestimmt ist.
3. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das nachgeführte Drehzahllimit (NLIM) derart bestimmt wird, dass die Ist-Drehzahl (NEM) des Inverters (23) dem Drehzahllimit (NTAR) entspricht.
4. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Ermitteln (120) des Drehzahllimits (NTAR) unter Berücksichtigung einer auf das Rad (310) bezogenen Ist-Raddrehzahl (VW) und einer Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit
(WEH) des Fahrzeugs (200a), insbesondere Nutzfahrzeugs (200b), erfolgt.
5. Verfahren (100) nach Anspruch 4, wobei das nachgeführte Drehzahllimit (NLIM) derart bestimmt wird, dass die Geschwindigkeit (VW) eines stärker als ein anderes Rad (210) schlupfenden Rades (210‘) des Fahrzeugs (200a), insbesondere Nutzfahrzeugs (200b), der Zieldrehzahl (VWL) entspricht.
6. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das reduzierte Drehmoment (TR) ein Antriebsmoment (T+) oder ein Bremsmoment (T-) ist.
7. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren (100) den Schritt aufweist:
- Übermitteln (150) des reduzierten Drehmoments (TR) von dem Inverter (23) an ein Reibbremssteuergerät (24a).
8. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Steuergerät (24) ein Reibbremssteuergerät (24a) oder ein Antriebssteuergerät (24b) ist.
9. Inverter (23) für einen elektrischen Antrieb (21 ) eines Fahrzeugs (200a), insbesondere Nutzfahrzeugs (200b), wobei der Inverter (23) dazu eingerichtet ist, das Verfahren (100) nach einem der vorherigen Schritte durchzuführen.
10. Elektrischer Antrieb (21 ), umfassend den Inverter (23) nach Anspruch 9.
1 1. Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), umfassend den Inverter (23) nach Anspruch 9 und/oder den elektrischen Antrieb (21 ) nach Anspruch 10.
12. Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren (100) und/oder die Schritte des Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
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