Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von tatsächlichen bzw. ab- gesicherten Zustandswerten bei einem Radantriebsmodul.

Im Stand der Technik ist bereits eine Vielzahl von Verfahren zur Ermittlung von Sensordaten bzw. Zustandswerten bekannt. Soll für eine Weitergabe oder Weiterverarbeitung solcher Zustandswerte sichergestellt sein, dass die ermittelten Zustandswerte mit den tatsächlichen Zustandswerten überein- stimmen, ist es bei den im Stand der Technik bekannten Anwendungen verbreitet zertifizierte Sensoren bzw. Zustandswert-Quellen zu verwenden, wel- che durch vorherige Prüfung und entsprechende Auslegung sicher die tat sächlichen Zustandswerte ermitteln und weiterleiten Die Auslegung, Herstel lung und anschließende Zertifizierung solcher Sensoren bzw. Zustandswert- Quellen ist jedoch aufwändig und kostenintensiv. Systeme, bei welchen sol- che zertifizierten Komponenten und insbesondere mehrere solcher Kompo- nenten zum Einsatz kommen, sind in ihrer Herstellung dadurch ebenfalls kostenintensiv.

Dies gilt insbesondere bei einem Radantriebsmodul, bei welchem für die Berechnung der Fahr- und Lenkbewegungen eines Rades des Radantriebsmo- duls dessen gegenwärtiger Lenkwinkel und dessen gegenwärtige Drehzahl bestimmt werden sollen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nach teile zu überwinden und ein Verfahren zur Ermittlung tatsächlicher Zustandswerte eines Rades eines Radantriebsmoduls bereitzustellen, bei dem die einzelnen Informationsquellen keine spezielle Absicherung aufweisen müssen, die ermittelten Zustandswerte jedoch den tatsächlichen Zustands werten entsprechen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Ermittlung von Zustandswerten eines Rades eines Radantriebsmoduls vorgeschlagen. Das Radantriebsmodul umfasst zusätzlich zu dem Rad ein Überlagerungsgetriebe, einen ersten Elektromotor und einen zweiten Elektromotor sowie zumindest einen ersten Sensor zur Erfassung von Zustandswerten des ersten Elektromotors und zumindest einen zweiten Sensor zur Erfassung von Zustandswerten des zweiten Elektromotors. Darüber hinaus umfasst das Radmodul zumindest einen dritten Sensor zur Erfassung von Zustandswerten des Rades und/oder einen vierten und fünften Sensor, wobei der vierte Sensor Zustandswerte des ersten Elektromotors und der fünfte Sensor Zustandswerte des zweiten Elektromotors erfasst. Bei dem Radantriebsmodul sind der erste und der zweite Elektromotor ausgebildet, das Rad gemeinsam mittels des Überlagerungsgetriebes um eine Radachse anzutreiben und um eine zu der Radach- se orthogonale Lenkachse zu lenken. Bei dem Verfahren werden die durch den ersten Sensor und die durch den zweiten Sensor ermittelten Zustandswerte und/oder die durch den vierten und fünften Sensor ermittelten Zu- standswerte und/oder die durch den dritten Sensor ermittelten Zustandswerte und/oder Steuersignale zur Ansteuerung des ersten und/oder zweiten Elekt- romotors jeweils in eine einheitliche und somit vergleichbare Einheit umge- rechnet. Anschließend werden die in die einheitliche Einheit umgerechneten Zustandswerte miteinander verglichen und aus dem Vergleich tatsächliche Zustandswerte des Rades bestimmt. Die ermittelten Zustandswerte werden durch den Abgleich bzw. Vergleich untereinander plausibilisiert und somit wird abgesichert, dass die weitergeleiteten Zustandswerte die tatsächlichen Zustandswerte des Rades sind. Die zum Vergleich verwendeten Informationen bzw. Zustandswerte sind somit redundant vorhanden und können aus mehreren Informationsquellen stammen. Die Informationsquellen, wie beispielsweise Sensoren oder eine Motorelektronik zur Steuerung des ersten und/oder zweiten Elektromotors, können hierzu auch redundant vorhanden sein.

Der grundlegende Gedanke hierbei ist es, nicht mehr alle einzelnen Komponenten des Systems„Radantriebsmodul“ zertifizieren und absichern zu müs sen, sondern lediglich den Teil des Systems, beispielsweise eine Auswerte- einheit, welche die durch die weiteren Komponenten ermittelten Zustandswerte plausibilisiert.

Hierfür können beispielsweise der erste und der vierte Sensor eine Drehzahl des ersten Elektromotors oder einen anderen Zustandswert, aus dem auf die Drehzahl des ersten Elektromotors geschlossen werden kann, ermitteln und durch das Verfahren aus den beiden Werten eine tatsächliche Drehzahl des ersten Elektromotors bestimmt werden. Analog wird aus den durch den zwei- ten und fünften Sensor ermittelten Zustandswerten ein tatsächlicher Zu- standswert bzw. eine tatsächliche Drehzahl des zweiten Elektromotors be- stimmt. Aus den tatsächlichen Drehzahlen des ersten und zweiten Elektromotors können dann mittels einer Umrechnung über die Übersetzung des Überlagerungsgetriebes der tatsächliche Lenkwinkel und die tatsächliche Raddrehzahl des Rades bestimmt werden.

Alternativ kann bei einer Lösung ohne den vierten und fünften Sensor auch eine Raddrehzahl und/oder ein Lenkwinkel des Rades mit den Zustandswer- ten des ersten und zweiten Sensors bestimmt werden, wobei bei dem Verfahren dann aus einem Vergleich mit durch den dritten und/oder sechsten Sensor ermittelten Zustandswerten wiederum abgesicherte und somit tat- sächliche Zustandswerte des Rades bestimmt werden. Bei einer Ausbildungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass die tatsächlichen bzw. abgesicherten Zustandswerte eine tatsächliche Raddrehzahl des Rades um die Radachse und ein tatsächlicher Lenkwinkel des Rades um die Lenkachse sind.

Eine vorteilhafte Variante des Verfahrens sieht vor, dass die verarbeiteten bzw. miteinander verglichenen Informationen durch redundant vorhandende Sensoren ermittelt werden und insbesondere der zumindest eine erste Sensor und/oder der zumindest eine zweite Sensor und/oder der zumindest eine dritte Sensor jeweils mehrfach bzw. redundant vorhanden sind.

Bei einer ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung ist von Vorteil vorgesehen, dass der zumindest eine erste Sensor eine Rotorposition eines Rotors des ersten Elektromotors und/oder eine Drehzahl des ersten Elektromotors er fasst. Darüber hinaus erfasst der zumindest eine zweite Sensor eine Rotorposition eines Rotors des zweiten Elektromotors und/oder eine Drehzahl des zweiten Elektromotors. Bei dem Verfahren werden/wird anschließend aus der Rotorposition des ersten Elektromotors und des zweiten Elektromotors und/oder der Drehzahl des ersten und des zweiten Elektromotors eine be rechnete Raddrehzahl des Rades um die Radachse und/oder ein berechne- ter Lenkwinkel des Rades um die Lenkachse bestimmt.

Bei dem Verfahren ist es darüber hinaus vorteilhaft, wenn bei einer Ausfüh- rungsvariante der erste und der zweite Sensor jeweils mit dem jeweiligen Elektromotor und der jeweils zugehörigen Motorelektronik als jeweils eine Baugruppe ausgebildet sind. Darüber hinaus ist hierbei vorgesehen, dass der vierte und fünfte Sensor an dem jeweiligen Elektromotor außerhalb, also nicht als Bestandteil der jeweiligen Baugruppe vorgesehen bzw. angeordnet sind.

Der zumindest eine dritte Sensor erfasst vorzugsweise einen Lenkwinkel des Rades um die Lenkachse. Alternativ oder zusätzlich kann ein weiterer, sechster Sensor die Raddrehzahl des Rades um die Radachse erfassen.

Die berechnete Raddrehzahl wird bei einer Variante des Verfahrens mit der durch den sechsten Sensor erfassten Raddrehzahl verglichen. Alternativ oder zusätzlich wird der berechnete Lenkwinkel mit dem durch den dritten Sensor erfassten Lenkwinkel verglichen. Bei einer Übereinstimmung der berechneten und der durch den sechsten Sensor erfassten Raddrehzahl miteinander oder einer Abweichung der berechneten und der erfassten Raddrehzahl voneinander innerhalb eines vorbestimmten Raddrehzahl-Toleranzbereichs wird bei dem Verfahren vorzugsweise ein Mittelwert der berechneten und erfassten Raddrehzahl als tatsäch- licher Zustandswert des Rades gebildet.

Analog gilt bei einer Variante, dass bei einer Übereinstimmung der berechne ten und der durch den dritten Sensor erfassten Lenkwinkels miteinander oder einer Abweichung des berechneten und des erfassten Lenkwinkels voneinander innerhalb eines vorbestimmten Lenkwinkel-Toleranzbereichs ein Mit telwert des berechneten und erfassten Lenkwinkels als tatsächlicher Zustandswert des Rades gebildet wird. Weichen die berechneten und erfassten Raddrehzahlen und/oder die be rechneten und erfassten Lenkwinkel zu stark voneinander ab und liegen somit außerhalb des jeweiligen Toleranzbereichs, kann auch vorgesehen sein, dass durch das Verfahren eine Abweichungsmeldung weitergegeben wird.

Eine weitere Ausführungsvariante des Verfahren sieht vorteilhafterweise vor, dass der dritte Sensor und/oder der sechste Sensor zumindest doppelt vorhanden ist und die von den dritten Sensoren erfassten Lenkwinkel und/oder die von den sechsten Sensoren erfassten Raddrehzahlen jeweils untereinander verglichen werden. Anschließend wird bei einer jeweiligen Übereinstimmung der durch die dritten Sensoren erfassten Lenkwinkel und/oder der durch die sechsten Sensoren erfassten Raddrehzahlen miteinander oder ei- ner jeweiligen Abweichung voneinander innerhalb eines vorbestimmten Lenkwinkel-Toleranzbereichs und/oder Raddrehzahl-Toleranzbereichs ein Mittelwert der erfassten Lenkwinkel und/oder Raddrehzahlen als tatsächli cher Zustandswert des Rades gebildet. Vorzugsweise wird dieser anschlie- ßend an die jeweils übergeordnete Steuerung weitergeleitet.

Bei dem Verfahren können auch mehr als zwei Zustandswerte miteinander verglichen werden. Beispielsweise kann ein berechneter Zustandswert mit zwei gemessenen Zustandswerten verglichen werden.

Die berechneten Zustandswerte müssen nicht von einem Sensor abgeleitet werden, sondern können beispielsweise aus den an die Elektromotoren übermittelten Solldrehzahlen bestimmt werden.

Nach der Bestimmung des tatsächlichen bzw. abgesicherten Zustandswertes oder der tatsächlichen bzw. abgesicherten Zustandswerte durch das Verfahren wird/werden diese/r bei einer vorteilhaften Weiterbildung an eine Applika- tion bzw. Steuerelektronik zur Steuerung des Radantriebsmoduls weitergeleitet. Um das Radantriebsmodul schnell und kosteneffizient warten und individualisieren zu können ist es zudem vorteilhaft, wenn das Radantriebsmodul in weitere als Modul austauschbare Baugruppen unterteilt ist. Beispielsweise kann der erste und zweite Elektromotor mit einer jeweils zugehörigen ersten bzw. zweiten Motorsteuerung eine jeweilige erste bzw. zweite Motorbau- gruppe bilden.

Darüber hinaus kann durch die Steuerungslogik zur Steuerung der Elektro motoren ein Verfahren implementiert sein, wodurch von der Steuerungslogik von der übergeordneten Applikation beispielsweise nur Sollgeschwindigkeit bzw. Solldrehzahl des Rades um die Radachse sowie ein Solllenkwinkel des Rades um die Lenkachse oder andere auf das Rad bezogene Zustandswerte empfangen werden und durch das Verfahren jeweils Motorsollwerte zur An steuerung der beiden Elektromotoren bestimmt werden.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Be- Schreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein von einem ersten und einem zweiten Elektromotor durch ein

Überlagerungsgetriebe angetriebenes Rad;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Radantriebsmoduls. Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin. In Figur 1 sind das Rad R, der erste und zweite Elektromotor M1 , M2 sowie das Überlagerungsgetriebe G zum Antrieb und Lenken des Rades R durch die beiden Elektromotoren M1 , M2 dargestellt. Dabei wird durch die Figur 1 nur eine mögliche Ausbildungsalternative des Antriebs des Rades R um die Radachse A und die Lenkachse L durch den ersten und zweiten Elektromotor M1 , M2 illustriert. Beispielsweise kann das Rad R unterhalb der Antriebszahnkränze G3, G3’ angeordnet sein oder die Elektromotoren M1 , M2 eine andere Übersetzung auf die Antriebszahnkränze G3, G3’ sowie eine andere Orientierung aufweisen. Das Überlagerungsgetriebe G umfasst in dem dar- gestellten Beispiel die Ritzel G1 , G1‘, die Zwischenräder G2, G2‘, die An triebszahnkränze G3, G3‘ sowie das Abtriebszahnrad G4 und die

Abtriebswelle G5. Darüber hinaus kann das Überlagerungsgetriebe G bei anderen Ausführungsvarianten auch noch weitere Komponenten umfassen.

Der erste und der zweite Elektromotor M1 , M2 treiben den ersten und den zweiten Antriebszahnkranz G3, G3’ an. Der erste Elektromotor M1 ist bei der gezeigten Ausführungsform entgegengesetzt zu dem zweiten Elektromotor M2 angeordnet, wobei die Elektromotoren M1 , M2 jeweils ein eigenes Motorgetriebe umfassen können. Über jeweils eine Motorwelle sind die Elektromotoren M1 , M2 mit jeweils einem Ritzel G1 , G1’ verbunden. Das erste Ritzel G1 greift mit seiner Verzahnung in eine Verzahnung eines ersten Zwischenrades G2 ein, welches mit seiner Verzahnung in eine Antriebsverzahnung des ersten Antriebszahnkranzes G3 eingreift, so dass durch eine Rotation des ersten Ritzels G1 der erste Antriebszahnkranz G3 von dem ersten Elektromotor M1 angetrieben um die Rotationsachse bzw. Lenkachse L rotierbar ist.

Analog gilt das gleiche für den zweiten Antriebszahnkranz G3’. Das zweite Ritzel G1’ greift mit seiner Verzahnung in eine Verzahnung eines zweiten Zwischenrades G2’ ein, welches mit seiner Verzahnung in eine Antriebsver- zahnung des zweiten Antriebszahnkranzes G3’ eingreift, womit durch eine Rotation des zweiten Ritzels G1’ der zweite Antriebszahnkranz G3’ von dem zweiten Elektromotor M2 angetrieben um die Rotationsachse bzw. Lenkachse L rotierbar ist. Zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebszahnkranz G3, G3’ ist ein Abtriebszahnrad G4 angeordnet, welches mit seiner Verzahnung sowohl in eine zu dem Abtriebszahnrad G4 weisende Verzahnung des ersten Antriebs- zahnkranzes G3 als auch in eine zu dem Abtriebszahnrad G4 weisende Ver- zahnung des zweiten Antriebszahnkranzes G3’ eingreift. Die Rotation des Abtriebszahnrades G4 (dritte Rotation) ist folglich sowohl von der Rotation des ersten Antriebszahnkranzes G3 (erste Rotation) als auch von der Rotati on des zweiten Antriebszahnkranzes G3’ (zweite Rotation) bestimmt.

Von dem Abtriebszahnrad G4 erstreckt sich eine mit dem Abtriebszahnrad G4 drehfest verbundene Abtriebswelle G5 entlang einer Radachse A in Rich- tung der Rotationsachse bzw. der Lenkachse L der Antriebszahnkränze G3, G3’. An einer von dem Abtriebszahnrad G4 entlang der Radachse A beabstandeten Seite ist das Rad R drehfest mit der Abtriebswelle G5 ver bunden, wodurch eine Rotation (dritte Rotation) des Abtriebszahnrades G4 über die Abtriebswelle G5 auf das Rad R übertragen wird. Das Rad R ist wie dargestellt abschnittsweise zwischen dem ersten Antriebszahnkranz G3 und dem zweiten Antriebszahnkranz G3’ aufgenommen, welche entlang ihrer Ro tationsachse L beabstandet sind und zwischen sich einen Radaufnahmeraum aufspannen. Beide Antriebszahnkränze G3, G3’ weisen eine sich entlang der Rotationsachse L durch den jeweiligen Antriebszahnkranz G3, G3’ erstreckende Kranzöffnung auf. Das Rad R erstreckt sich zumindest auf seiner dem Boden zugewandten Seite durch die jeweilige Kranzöffnung, womit das Rad R im Wesentlichen fünf Abschnitte aufweist. Ein erster Abschnitt, mit welchen das Rad R zwischen den Antriebszahnkränzen angeordnet ist, zwei zweite Abschnitte, mit welchen das Rad R in den Kranzöffnungen der Antriebszahnkränze G3, G3’ angeordnet ist, und zwei dritte Abschnitte, mit welchen das Rad R entlang der Rotationsachse L außerhalb der Antriebs zahnkränze G3, G3’ liegt. Die Anordnung des Rades R in dem Radaufnahmeraum führt zu drei vorteilhaften Effekten. Der Bauraum des Radantriebs- moduls wird deutlich reduziert, da das Rad R bei einer Lenkbewegung die Antriebszahnkränze G3, G3’ nicht umlaufen muss, und der mögliche Lenkwinkel wird erweitert, da das Rad R in den Antriebszahnkränzen G3, G3’ um 360° rotiert werden kann, ohne dass die Lenkbewegung bzw. Rotation um die Rotationsachse L durch die Zwischenräder G2, G2’ begrenzt ist. Hinzu- kommt, dass das Rad R von dem Radantriebsmodul 1 bzw. von dem ersten und zweiten Antriebszahnkränzen G3, G3’ geschützt wird, da diese einen Käfig um das Rad R bilden.

In Figur 2 ist das Radantriebsmodul schematisch dargestellt. Durch den Antrieb des Rades R um die Lenkachse L und die Radachse A wird am bzw. durch das Rad R eine Fahrfunktion X2 und eine Lenkfunktion X1 bereitgestellt. Zur Bereitstellung der Lenk- und Fahrfunktion X1 , X2 mittels des Überlagerungsgetriebes G, wird dieses durch den ersten und zweiten Elektromo tor M1 , M2 mittels der ersten und zweiten Wirkverbindung X31 , X32 angetrieben. Die erste bzw. zweite Motorbaugruppe 101 , 102 umfasst in der gezeigten Ausführungsform jeweils eine erste bzw. zweite Motorelektronik 10, 20 zur unmittelbaren Ansteuerung des jeweiligen Elektromotors M1 , M2 sowie einen ersten bzw. zweiten Sensor S1 , S2 durch welchen Motorwerte, wie bei spielsweise die Rotorposition des jeweiligen Elektromotors M1 , M2 ermittelt werden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der erste bzw. zweite Sensor S1 , S2 unmittelbar mit der jeweiligen Motorelektronik 10, 20 gekoppelt, wobei die durch die Sensoren S1 , S2 ermittelten Motorwerte zur Steuerung des jeweiligen Elektromotors M1 , M2 verwendet werden und die Motorwerte bei Bedarf auch an weitere Baugruppen geleitet werden können. Die erste und zweite Motorbaugruppe 101 , 102 sind über als durchgehende Linien symbolisierte Busleitungen mit der Zentralbaugruppe 103 verbunden, welche eine Zentralelektronik 30 umfasst.

Zur Steuerung der Elektromotoren M1 , M2 ist bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform zudem ein vierter bzw. fünfter Sensor S4, S5 an den Elektromotoren M1 , M2 zur Erfassung der Drehzahl der Elektromotoren vorgese- hen. Der vierte Sensor S4 ist dem ersten Elektromotor M1 zugeordnet, je doch nicht Teil der ersten Motorbaugruppe 101 , und der fünfte Sensor S5 ist dem zweiten Elektromotor M2 zugeordnet, jedoch nicht Teil der zweiten Mo- torbaugruppe 102. Der vierte und fünfte Sensor S4, S5 sind bei der gezeigten Ausführungsform jeweils mit der Zentralelektronik 30 verbunden.

Um im Falle eines Defekts des ersten oder zweiten Elektromotors M1 , M2 einen sicheren Zustand erreichen zu können ist zudem eine Sicherheits- bremse B vorgesehen, welche mit einem dritten Sensor S3 zu einer Brems- baugruppe 104 zusammengefasst sein kann. Durch die Sicherheitsbremse B kann zumindest die Fahrfunktion X2 blockiert bzw. die Rotation des Rades R um die Radachse A gebremst werden, so dass das Radantriebsmodul bzw. das Rad R zum Stillstand gebracht und ein sicherer Zustand hergestellt werden kann. Der dritte Sensor S3 erfasst dabei unmittelbar Zustandswerte des Rades R, wie beispielsweise den Lenkwinkel des Rades R um die Lenkachse L, wobei die Rotationsgeschwindigkeit oder Drehzahl des Rades R um die Radachse A von einem nicht gezeigten sechsten Sensor erfasst werden kann. Die erfassten Werte werden über die Verbindung der Bremsbaugruppe 104 mit der Zentralelektronik 30 dieser bzw. den weiteren Baugruppen zur Verfügung gestellt bzw. an diese übertragen.

Zur Umsetzung des Verfahrens ist in der dargestellten Zentralelektronik 30 eine Auswerteeinheit 31 bzw. ein„Safety Chip“ integriert, in welchem vorbestimmte Zustandswerte verglichen werden um die tatsächlichen bzw. abgesi- cherten Zustandswerte des Rades R zu bestimmen und an die Applikations- elektronik 40 weiterzu leiten.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiele wird aus den durch die ersten und zweiten Sensoren S1 , S2 ermittelten Zustandswerte des ersten und zweiten Elektromotors M1 , M2 die jeweilige Drehzahl der Elektromotoren M1 , M2. Die Drehzahlen der Elektromotoren M1 , M2, welche aus dem ersten und zweiten Sensor S1 , S2 ermittelt wurden, können anschließend mit den von dem vier- ten und fünften Sensor S4, S5 unmittelbar gemessenen Drehzahlen vergli chen werden. Nach dem Vergleich oder auch unmittelbar kann aus den Drehzahlen des ersten und zweiten Elektromotors M1 , M2 und über das durch das Überlagerungsgetriebe bereitgestellte Übersetzungsverhältnis die Drehzahl des Rades R und eine stattfindende Lenkbewegung sowie bei einer kontinuierlichen Ermittlung aus der Lenkbewegung ein Lenkwinkel des Ra des R ermittelt werden. Zusätzlich kann die ermittelte Drehzahl des Rades R anschließend durch die Auswerteeinheit 31 mit der durch den dritten Sensor S3 gemessenen Drehzahl des Rades R verglichen werden. Kommt es zu keiner Abweichung oder einer Abweichung innerhalb eines Toleranzbereichs wird aus der gemessenen Drehzahl und der ermittelten Drehzahl ein Mittel wert gebildet und der Mittelwert der Drehzahlen als abgesicherter bzw. tat- sächlicher Zustandswert bzw. als tatsächliche Drehzahl an die Applikationselektronik 40 weitergeleitet.

Da die Drehzahl des Rades R vor dem Weiterleiten durch die Auswerteeinheit 31 plausibilisiert wurde, ist es nicht notwendig, für die Erfassung der Zustandswerte selbst besonders sichere Komponenten zu verwenden.