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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Raddrehzahl wenigstens eines Rades eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug einen mit wenigstens einem Rad des Kraftfahrzeugs gekoppelten Elektromotor umfasst, welcher durch einen Motorstrom betrieben wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
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In heutigen Kraftfahrzeugen ist das Erfassen einer Raddrehzahl wenigstens eines Rades für den Betrieb verschiedener Fahrerassistenzsysteme erforderlich. Bei Fahrzeugen mit konventionellem Verbrennungsmotor ist eine Zuordnung der Motordrehzahl zur Raddrehzahl aufgrund der mehrfachen Übersetzung der Drehzahl durch die zwischen Motor und Rad angeordneten Elemente des Antriebstrangs, wie Kupplung, Getriebe und Differenzialen, nicht ohne weiteres möglich. Diese Möglichkeit ergibt sich jedoch bei Kraftfahrzeugen mit einem elektrischen Antriebsmotor, da aufgrund des fast idealen Drehmomentverlaufs des elektrischen Antriebsmotors kein Getriebe und keine Kupplung benötigt werden. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten zur Bestimmung einer Raddrehzahl bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen bekannt.
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In
DE 10 2011 004 127 A1 wird ein Verfahren zum Berechnen eines Drehzahlsignals in einem Kraftfahrzeug beschrieben. Dabei kann ein Drehzahlsignal für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise eine Raddrehzahl, in Abhängigkeit einer berechneten Momentvorgabe eines Motors berechnet werden. Dazu können weiterhin noch Momentenverluste in die Berechnung miteinbezogen werden. Vorzugsweise erfolgt die Berechnung dabei mittels eines Regelkreises, wobei der Regler eine sich aus dem Vergleich zwischen dem berechneten Drehzahlsignal und einem gemessenen Drehzahlsignal ergebenes Signal entgegennimmt. Durch diese Berechnung des Drehzahlsignals auf Basis der Momentvorgabe wird erreicht, dass ein Drehzahlsignal erhalten wird, welches verglichen mit einem gemessenen Drehzahlsignal nur geringe Signalschwankungen aufweist, so dass bei einer Verwendung dieses berechneten, signalschwankungsarmen Drehzahlsignals eine nennenswerte Rückkopplung von Signalschwankungen des Drehzahlsignals unterbunden wird.
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DE 10 2011 088 107 A1 beschreibt ein Verfahren zum Erfassen einer Raddrehzahl für ein Fahrzeug, bei dem aus einer Motordrehzahl eines Motors über einen Inverter Informationen über die Raddrehzahl ermittelt und an ein Steuergerät zur weiteren Verarbeitung übertragen werden. Dabei wird zur Bestimmung der Raddrehzahl eines Rades ein radintegrierter Motor verwendet, bei dem zur Bestimmung der Motordrehzahl ein Koordinatenwandler des Motors eingesetzt wird.
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EP 0 422 101 B1 offenbart ein Verfahren zum Steuern des Radschlupfes einer Lokomotive mit mindestens einem elektrischen Fahrmotor, welcher durch eine Motorgeneratoreneinheit angetrieben wird. Zur Bestimmung eines Radgeschwindigkeits- oder Drehzahlsignals werden ein Strom und eine Spannung detektiert, welche durch die Motorgeneratoreneinheit erzeugt werden.
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Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung einer Raddrehzahl wenigstens eines Rades eines Kraftfahrzeuges anzugeben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine ein Maß für die Raddrehzahl wenigstens eines Rades beschreibende Radinformation aus einer eine Motordrehzahl des Elektromotors beschreibenden Motordrehzahlinformation und aus einer den Motorstrom beschreibenden Motorstrominformation ermittelt wird.
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Auf Grundlage der Motordrehzahlinformation und der Motorstrominformation lässt sich so ermitteln, ob das wenigstens eine Rad beispielsweise blockiert, ob es durchdreht oder ob es sich mit der aktuell für den vorherrschenden Betriebszustand des Kraftfahrzeugs erforderlichen Raddrehzahl dreht. Eine Änderung der Raddrehzahl, welche beim Blockieren bzw. beim Durchdrehen eines Rades auftritt, bewirkt eine Änderung der Motordrehzahl und/oder des Motorstromes. Durch eine Veränderung der die Motordrehzahl beschreibenden Motordrehzahlinformation bzw. der den Motorstrom beschreibenden Motorstrominformation kann daher eine Radinformation ermittelt werden, welche ein Maß für die Raddrehzahl des Rades beschreibt. Die Radinformation kann dabei beispielsweise angeben, ob das Rad blockiert, ob es durchdreht oder ob es sich entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit dreht. Die Radinformation kann folglich beinhalten, ob an dem wenigstens einen Rad Haftreibung vorliegt und das Rad sich entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit dreht oder ob ein Schlupf auftritt und sich das wenigstens eine Rad schneller als für den aktuellen Fahrzeugvortrieb erforderlich dreht.
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Bei einem Elektromotor, welcher über wenigstens eine Achse des Kraftfahrzeuges mit zwei oder mehr Rädern des Kraftfahrzeuges gekoppelt ist, kann durch die Motordrehzahlinformation sowie die Motorstrominformation ermittelt werden, ob sich alle mit dem Elektromotor gekoppelten Räder mit einer gleichen Raddrehzahl drehen oder ob ein oder mehrere dieser Räder blockieren oder durchdrehen. Insbesondere kann aus der Motor- und Motordrehzahlinformation und der Motorstrominformation ermittelt werden, wie viele der mit dem Elektromotor gekoppelten Räder blockieren bzw. durchdrehen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Raddrehzahlinformation ermittelt wird, welche die Raddrehzahl des wenigstens einen Rades ist oder umfasst. Aus der die Motordrehzahl beschreibenden Motordrehzahlinformationen sowie der den Motorstrom beschreibenden Motorstrominformationen kann eine Raddrehzahl des wenigstens einen mit dem Elektromotor gekoppelten Rades bestimmt werden. Bei einem Kraftfahrzeug, bei dem jedem Rad ein Elektromotor zugeordnet ist, kann für jedes Rad des Kraftfahrzeuges eine Raddrehzahl bestimmt und als Raddrehzahlinformation oder als Teil der Raddrehzahlinformation verwendet werden. Bei einem Elektromotor, welcher über wenigstens eine Achse mit zwei oder mehr Rädern gekoppelt ist, kann insbesondere in Situationen, in denen keines der Räder blockiert oder durchdreht, die in der entsprechenden Fahrsituation für alle Räder geltende Raddrehzahl bestimmt werden. Bei einer Bestimmung der Raddrehzahl wenigstens eines Rades aus der Motordrehzahlinformation und der Motorstrominformation kann in vorteilhafter Weise auf zusätzliche Raddrehzahlsensoren, welche gemeinhin an den einzelnen Rädern eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind, verzichtet werden.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Motorstrominformation einen Verlauf des Motorstroms und/oder einen Strombedarf des Elektromotors beschreibt und/oder dass die Motordrehzahlinformation einen Verlauf der Motordrehzahl beschreibt. Die Motorstrominformation kann somit neben einem aktuellen Wert des Motorstromes, insbesondere einer aktuellen Stromstärke, auch den Strombedarf und/oder den Verlauf des Motorstroms innerhalb eines bestimmten Zeitbereichs enthalten. Durch eine Auswertung der Veränderung des Motorstromes kann dabei vorteilhaft auf einen Haftungszustand bzw. auf ein Verhalten eines Rades geschlossen werden. So kann beispielsweise ein Absinken des Motorstromes anzeigen, dass wenigstens eines der mit dem Elektromotor gekoppelten Räder durchdreht. Umgekehrt kann ein Ansteigen des Motorstroms beschreiben, dass wenigstens eines der mit dem Elektromotor gekoppelten Räder blockiert. Bei einem Elektromotor, welcher mit mehreren Rädern des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, kann beispielsweise die Höhe eines Anstieges bzw. die Höhe eines Abfalls des Motorstromes Aufschluss darüber geben, ob eines oder mehrere der mit dem Elektromotor gekoppelten Räder blockieren bzw. durchdrehen. Zusätzlich oder alternativ zu einem Motorstrom kann auch der Strom bedarf des Elektromotors, mithin also die vom Elektromotor umgesetzte elektrische Leistung, betrachtet werden.
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Zusätzlich oder alternativ dazu kann auch die Motordrehzahlinformation einen Verlauf der Motordrehzahl innerhalb eines Zeitbereiches beschreiben.
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Dabei kann bei einem Anstieg der Motordrehzahl auf das Durchdrehen eines oder mehrerer der mit dem Elektromotor gekoppelten Räder geschlossen werden, wobei die Stärke des Anstiegs der Drehzahl mit der Anzahl der insgesamt durchdrehenden Räder ansteigt. Umgekehrt dazu kann bei einem Absinken der Motordrehzahl auf ein oder mehr blockierende Räder geschlossen werden. Als Zeitbereich für den Verlauf des Motorstromes und/oder der Motordrehzahl können beispielsweise ein Bereich von 1 s oder auch kürzere Zeitbereiche von 100 ms oder 1 ms gewählt werden.
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Bei einem zeitlich konstanten oder nahezu konstanten Verlauf des Motorstroms bzw. der Motordrehzahl in dem erfassten Zeitbereich kann auf eine konstante Raddrehzahl der mit einem Elektromotor gekoppelten Räder geschlossen werden.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Motorstrominformation von einer mit dem Elektromotor verbundenen Leistungselektronik, insbesondere einer Motorsteuerung, ermittelt wird. Dies ermöglicht es vorteilhaft, auf zusätzliche Sensoren zur Ermittlung der Motorstrominformation zu verzichten, da eine mit dem Elektromotor verbundene Leistungselektronik, wie beispielsweise eine Motorsteuerung, einen Motorstrom beispielsweise bereits als Ist-Wert einer Regelung ermittelt. Es ist möglich, dass die Leistungselektronik ebenfalls eine Motordrehzahlinformation ermittelt oder dass ihr eine entsprechende Motordrehzahlinformation über eine Kommunikationsverbindung, wie beispielsweise einen Datenbus, übermittelt wird, so dass die Leistungselektronik beispielsweise über eine Recheneinrichtung, welche Teil der Leistungselektronik ist, die Radinformation bestimmt.
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Für die Motordrehzahlinformation kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass sie von einem Rotorlagesensor des Elektromotors ermittelt wird. Durch die Verwendung eines Rotorlagesensors zur Bestimmung der Rotordrehzahlinformation lässt sich sowohl eine aktuelle Motordrehzahl bestimmen als auch ein gegebenenfalls als Teil der Motordrehzahlinformation bestimmter Verlauf der Motordrehzahl in einem bestimmten Zeitbereich ermitteln.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Radinformation als Eingangssignal wenigstens eines Fahrerassistenzsystemsverwendet wird. Auf diese Weise können von dem Fahrerassistenzsystem aufgrund der in der Radinformation enthaltenen Informationen über das Vorliegen und/oder die Anzahl von blockierenden und/oder durchdrehenden Rädern, sowie gegebenenfalls von wenigstens einer in der Radinformation enthaltenen Raddrehzahl, entsprechende Maßnahmen bzw. Eingriffe des Fahrerassistenzsystems bestimmt werden. Erfindungsgemäß kann dabei insbesondere vorgesehen sein, dass das Eingangssignal für wenigstens ein Fahrerassistenzsystem verwendet wird, das im Rahmen der Durchführung eines teilautomatisierten und/oder hochautomatisierten Fahrbetriebes verwendet wird.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass ein dem wenigstens einen Rad des Kraftfahrzeugs zugeordneter Raddrehzahlsensor verwendet wird. Bevorzugt wird dabei an jedem Rad des Kraftfahrzeuges jeweils ein Raddrehzahlsensor verwendet. Durch die Raddrehzahlsensoren kann zusätzlich zu der aus der Motorstrominformation und der Motordrehzahlinformation ermittelten Radinformation eine Raddrehzahl des jeweilig zugeordneten Rades gemessen werden. Diese gemessene Raddrehzahlinformation kann insbesondere auch zusätzlich zu einer aus der Motorstrominformation und der Motordrehzahlinformation ermittelten Raddrehzahl verwendet werden. Dadurch, dass zusätzlich zu einem oder mehreren, von den Raddrehzahlsensoren gemessenen Raddrehzahlmesswerten auch die Radinformation vorliegt, kann eine Redundanz von jeweils ein Maß für die Raddrehzahl darstellenden Informationen geschaffen werden. Diese auf zwei verschiedenen Wegen erzeugten, jeweils ein Maß für die Raddrehzahl darstellenden Informationen können beispielsweise bei einem teilautomatisierten und/oder einem autonomen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges verwendet werden.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug eine oder mehrere Steuergeräte umfasst, an die jeweils die Motordrehzahlinformation und die Motorstrominformation übermittelt werden, wobei jedes Steuergerät aus der Motordrehzahlinformation und der Motorstrominformation eine Radinformation ermittelt. Es ist möglich, dass das Kraftfahrzeug ein Steuergerät aufweist, welches aus der übermittelten Motordrehzahlinformation und der Motorstrominformation die Radinformation ermittelt, wobei diese Radinformation dann von dem Steuergerät über wenigstens eine Kommunikationsverbindung, insbesondere einen Datenbus, an weitere Recheneinrichtungen und/oder Steuergeräte, insbesondere Steuergeräte, welche zur Durchführung eines Fahrerassistenzsystems ausgebildet sind, übermittelt. Es ist auch möglich, dass an mehrere Steuergeräte des Kraftfahrzeuges, insbesondere an Steuergeräte, welche zur Durchführung eines Fahrerassistenzsystems ausgebildet sind, jeweils die Motordrehzahlinformation und die Motorstrominformation übertragen wird, so dass diese Steuergeräte jeweils eine Radinformation ermitteln können.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens ein Rad sowie einen mit dem wenigstens einen Rad gekoppelten Elektromotor umfasst, wobei das Kraftfahrzeug zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, sowie
- 2 eine schematische Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst einen Elektromotor 2, welcher mit wenigstens einem Rad 3 des Kraftfahrzeugs 1 gekoppelt ist. Weiterhin umfasst das Kraftfahrzeug 1 einen Energiespeicher 4, in dem die zum Betrieb des Elektromotors 2 notwendige elektrische Energie gespeichert ist. Der Energiespeicher 4 sowie der Elektromotor 2 sind mit einem Motorsteuergerät 5 verbunden. Das Motorsteuergerät 5 steuert den Elektromotor 2 während des Betriebes des Kraftfahrzeugs 1. Der Elektromotor 2 wird dabei durch einen Motorstrom betrieben, welcher vom Energiespeicher 4 an den Elektromotor 2 fließt.
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Der Elektromotor 2 umfasst einen Rotorlagersensor 6, über den eine Motordrehzahl beschreibende Motordrehzahlinformation des Elektromotors 2 bestimmt werden kann. Das Motorsteuergerät 5 kann in einem erfindungsgemäßen Verfahren, wie beispielsweise im Folgenden in Bezug zu 2 beschrieben, aus der von dem Rotorlagesensor 6 ermittelten Motordrehzahlinformation sowie aus einer den Motorstrom beschreibenden Motorstrominformation eine ein Maß für die Raddrehzahl des wenigstens eines Rades 3 beschreibende Radinformation ermitteln. Diese vom Motorsteuergerät 5 ermittelte Radinformation kann an wenigstens ein weiteres Steuergerät 7 des Kraftfahrzeugs übermittelt werden. Bei dem wenigstens einen Steuergerät 7 kann es sich beispielsweise um ein Steuergerät eines Fahrerassistenzsystems handeln, welches im Rahmen der Durchführung eines teilautomatisierten und/oder hochautomatisierten Fahrbetriebes verwendet wird. Es ist selbstverständlich auch möglich, dass die Radinformation zusätzlich an weitere Steuergeräte übermittelt wird. Auch ist es möglich, dass statt der Radinformation die Motorstrominformation und die Motordrehzahlinformation an das oder die Steuergeräte übermittelt werden, wobei die Steuergeräte aus diesen Informationen dann selbst eine Radinformation ermitteln.
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2 zeigt eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1, in deren Bezug im Folgenden ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert wird. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst zwei Elektromotoren 2a, 2b, wobei der Elektromotor 2a über eine Rotorwelle 8a mit dem Rad 3 und der Elektromotor 2b über eine Rotorwelle 8b mit einem Rad 9 gekoppelt ist. Der Elektromotor 2a umfasst weiterhin einen Rotorlagesensor 6a und der Elektromotor 2b einen Rotorlagesensor 6b.
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Aus der den jeweiligen Motorstrom der Elektromotoren 2a, 2b beschreibenden Motorstrominformation sowie aus der über die Rotorlagesensoren 6a, 6b gemessenen Motordrehzahlen der Rotorwellen 8a, 8b der Elektromotoren 2a, 2b kann dabei wenigstens eine Radinformation bestimmt werden, welche ein Maß für die Raddrehzahl der Räder 3, 9 darstellt. In einem normalen Betrieb des Kraftfahrzeugs 1, bei dem sich beide Räder 3, 9 mit der gleichen Raddrehzahl drehen, kann aus der durch den Rotorlagesensor 6a gemessenen Motordrehzahlinformation und der Motorstrominformation des Elektromotors 2a die Raddrehzahl des Rades 3 als Teil der Radinformation ermittelt werden. Entsprechend kann aus der durch den Rotorlagesensor 6b gemessenen Motordrehzahlinformation und der Motorstrominformation des Elektromotors 2b die Raddrehzahl des Rades 9 als weiterer Teil des Radinformation ermittelt werden. Wenn nun während des Betriebes des Kraftfahrzeuges 1 ein Schlupf oder ein Durchdrehen beispielsweise des Rades 3 erfolgt, so führt dies beispielsweise zu einem Anstieg der Motordrehzahl und/oder zu einem Abfall des Motorstroms des Elektromotors 2a. Aufgrund dieser Änderungen kann durch das Motorsteuergerät 5 eine Radinformation ermittelt werden, welche beinhaltet, dass das mit dem Elektromotor 2a gekoppelte Rad 3 einen Schlupf aufweist und/oder durchdreht. Entsprechend gilt dies für das Rad 9 und den Elektromotor 2b.
Tritt während des Betriebs des Kraftfahrzeuges 1 ein Blockieren, beispielsweise des Rades 3 auf, so führt dies zu einem Anstieg des Motorstroms und/oder zu einem Abfall der Motordrehzahl des Elektromotors 2a. Entsprechend kann in diesem Fall durch das Motorsteuergerät 5 eine Radinformation ermittelt werden, welche angibt, dass am Rad 3 ein Blockieren auftritt. Entsprechend gilt dies für das Rad 9 und den Elektromotor 2b.
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Eine auf diese Weise ermittelte Radinformation kann, wie in 1 dargestellt, von dem Motorsteuergerät 5 an wenigstens ein weiteres Steuergerät 7 des Kraftfahrzeuges 1 übermittelt werden. Alternativ dazu ist es beispielsweise möglich, dass das Motorsteuergerät 5 die Motordrehzahlinformation und die Motorstrominformation an das wenigstens eine weitere Steuergerät 7 übermittelt, wobei eine Radinformation durch das wenigstens eine weitere Steuergerät 7 ermittelt wird.
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Es ist möglich, dass jedem der Räder 3, 9 jeweils ein Raddrehzahlsensor 10 zugeordnet ist, durch welche jeweils die Raddrehzahl des dem jeweiligen Raddrehzahlsensor 10 zugeordneten Rades 3, 9 bestimmt werden kann. Die durch die Raddrehzahlsensoren 10 ermittelten Raddrehzahlmesswerte sowie die in diesem Ausführungsbeispiel durch das Motorsteuergerät 5 ermittelte Radinformation können dabei beispielsweise zur Erzeugung von Redundanz bei einem automatisierten bzw. autonomen Fahrbetrieb des Kraftfahrzuges herangezogen werden. Selbstverständlich ist es möglich, dass das in 2 dargestellte Kraftfahrzeug 1 zwei weitere Räder aufweist, welche entweder mit den Elektromotoren 2a, 2b oder mit wenigstens einemweiteren Elektromotor des Kraftfahrzeugs 1 gekoppelt sind. Der wenigstens eine weitere Elektromotor kann dabei mit dem Motorsteuergerät 5 oder mit einem weiteren Motorsteuergerät verbunden sein, wobei durch das Motorsteuergerät 5 oder durch das weitere Motorsteuergerät ebenfalls eine Radinformation ermittelt werden kann.
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Alternativ zu der Darstellung in 2 ist es möglich, dass das Kraftfahrzeug 1 einen Elektromotor umfasst, welcher beispielsweise über ein Differentialgetriebe mit zwei oder mehr Rädern des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Unabhängig von der Anzahl der mit einem Elektromotor gekoppelten Räder kann eine Radinformation für jeden Motor aus einer dem jeweiligen Motor zugeordneten Motorstrominformation sowie einer dem jeweiligen Motor zugeordneten Motordrehzahlinformation für die jeweils mit dem Motor gekoppelten Räder bestimmt werden. Bei einem Elektromotor, welcher mit mehreren Rädern des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, kann beispielsweise die Höhe eines Anstieges bzw. die Höhe eines Abfalls des Motorstromes bzw. der Motordrehzahl Aufschluss darüber geben, ob eines oder mehrere der mit dem Elektromotor gekoppelten Räder blockieren bzw. durchdrehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011004127 A1 [0003]
- DE 102011088107 A1 [0004]
- EP 0422101 B1 [0005]