Titel

Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung, Antriebsvorrichtung Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eine Antriebsvorrichtung eines Fahrzeugs, die wenigstens zwei Radnabenmotoren aufweist, wobei zumindest zwei der Radnabenmotoren miteinander kommunizieren.

Ferner betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere zur Durchführung des oben stehenden Verfahrens, mit wenigstens zwei Radnabenmotoren, und mit mindestens einem zumindest zwei der Radnabenmotoren zugeordneten Kommunikationssystem.

Verfahren und Antriebsvorrichtungen der hier angesprochenen Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Als Radnabenmotoren werden Kraftmaschinen bezeichnet, die direkt in und/oder an einem Rad eines Fahrzeuges angeordnet sind und die Radnabe tragen, so dass ein Teil der Kraftmaschine mit dem Rad um- läuft. Unter Radnabenmotoren sind im Kontext dieser Anmeldung auch radnabennahe Motoren zu verstehen, die zwar nicht direkt an/in dem Rad, aber nahe dazu, und insbesondere auf der Drehachse des Rades angeordnet sind. Der Vorteil von Antriebsvorrichtungen von Kraftfahrzeugen mit Radnabenmotoren ist darin zu sehen, dass weder Getriebe noch sonstige komplizierte mechanische Ele- mente zur Kraftübertragung erforderlich sind. Vielmehr kann die von dem Radnabenmotor erbrachte Leistung direkt auf das jeweilige Rad des Fahrzeugs übertragen werden.

Aus der Offenlegungsschrift DE 199 05 137 A1 ist beispielsweise eine Antriebs- Vorrichtung bekannt, bei der sämtliche Räder eines Fahrzeugs mit einem Radnabenmotor versehen sind, und durch die Ansteuerung der Radnabenmotoren so- gar eine mechanische Lenkung ersetzt werden soll. Gemäß einer noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung ist es weiterhin bekannt, dass eine Kommunikation zwischen zumindest zwei Radnabenmotoren stattfindet. Dabei ist vorgesehen, dass zur Einsparung von Drehzahlsensoren, auf Basis der Drehzahl eines Rad- nabenmotors die Drehzahl des auf der gleichen Antriebsachse befindlichen zweiten Radnabenmotors ermittelt wird.

Offenbarung der Erfindung Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mittels einer Master-Slave-

Kommunikation zwischen mindestens zwei der Radnabenmotoren die Funktion wenigstens eines der Radnabenmotoren von einem anderen der Radnabenmotoren gesteuert/geregelt wird. Es ist erfindungsgemäß also vorgesehen, dass einer der Radnabenmotoren (Master) den anderen der Radnabenmotoren (Slave) steuert beziehungsweise regelt. Durch die direkte steuernde/regelende Kommunikation zwischen den Radnabenmotoren kann der Steuer- beziehungsweise Regelungsaufwand des gesamten Fahrzeugs beziehungsweise der Antriebsvorrichtung verringert werden. Vorteilhafterweise arbeiten die Radnabenmotoren zumindest einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs mittels der Master-Slave-Kommunikation miteinander. Bevorzugt arbeiten die jeweils einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs zugeordneten Radnabenmotoren mittels einer jeweiligen Master-Slave-Kommunikation miteinander. Natürlich ist es auch denkbar, dass die Master-Slave-Kommunikation an- triebsachsenübergreifend stattfindet.

Zweckmäßigerweise wird die Zuordnung der Master-/Slave-Funktion durch ein Steuergerät der Antriebsvorrichtung bestimmt. Dies hat den Vorteil, dass die Radnabenmotoren erst in Verbindung mit dem jeweiligen Steuergerät ihre Funk- tion zugeordnet bekommen, so dass bei der Montage zwei gleiche Radnabenmotoren verwendet werden können, deren Funktion(seigenschaften) erst bei oder nach der Montage bestimmt werden.

Weiterhin ist vorgesehen, dass das Steuergerät zumindest einem, bevorzugt dem jeweiligen Radnabenmotor fahrzeugspezifische/-relevante Parameter vorgibt. Hierdurch wird der jeweilige Radnabenmotor erst an das Fahrzeug ange- passt, an welchem er wirken soll, wodurch ein aufwendiges vorheriges Bestimmen der genauen/exakten Funktion des Radnabenmotors an dessen Zielfahrzeug entfällt. Dies bringt insbesondere logistische Vorteile bei der Fertigung der Antriebsvorrichtung mit sich. Als Parameter werden vorzugsweise wenigstens ein Beschleunigungsverhalten, ein Bremsverhalten, ein Achsabstand und/oder eine

Spurbreite des Fahrzeugs vorgegeben. Wobei es sich bei dem Beschleunigungsverhalten und dem Bremsverhalten um Sollvorgaben handelt, die beispielsweise in Form einer Kennlinie und/oder eines Kennfeldes, insbesondere für das Steuergerät abrufbar in einem Speicher des jeweiligen Radnabenmotors hin- terlegt werden.

Alternativ oder zusätzlich werden die Parameter vorteilhafterweise durch Flashen eines nicht-flüchtigen Speichers des jeweiligen Radnabenmotors vorgegeben. Unter dem Flashen ist hierbei ein Überschreiben des Speichers des jeweiligen Radnabenmotors mit einer sogenannten„Firmware" zu verstehen. Das Flashen kann durch das Steuergerät erfolgen oder auch extern durchgeführt werden. So ist es denkbar, bei der Montage von Reifen und Radnabenmotor den Radnabenmotor über eine entsprechende Schnittstelle zu Flashen, um radspezifische Eigenschaften beziehungsweise Parameter festzulegen.

Bevorzugt werden durch das Flashen Funktionen, wie ABS oder ESP aktiviert oder deaktiviert. Besonders bevorzugt wird durch das Flashen als Parameter der Durchmesser des durch den jeweiligen Radnabenmotors angetriebenen Rades vorgegeben. Die Fahrzeuggeschwindigkeit ist direkt von der Drehzahl des Rad- nabenmotors und dem Umfang des Rades abhängig. Damit die Räder synchron zu der entsprechenden Fahrtrichtung laufen, ist es von Bedeutung, den Umfang beziehungsweise eben den Durchmesser des jeweiligen Rades zu kennen. Mittels der vorteilhaften Master-Slave-Kommunikation zwischen den Radnabenmotoren können so die Drehzahlen der Radnabenmotoren an den jeweiligen Um- fang und an die gewünschte Gesamtfahrgeschwindigkeit angepasst werden.

Schließlich ist vorgesehen, dass die Radnabenmotoren zum Ersetzen und/oder Unterstützen sicherheitsrelevanter Einrichtungen/Systeme, insbesondere ABS, ESP, BAS, EBV, RSC, Bremsbereitschaft und/oder Fade-Kompensation unter- schiedlich angesteuert werden. Die Radnabenmotoren werden dadurch zur Un- terstützung bekannter Sicherheitssysteme von Kraftfahrzeugen genutzt, oder sie ersetzen die herkömmlichen Gestaltungen der bekannten Sicherheitssysteme.

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Kommunikationssystem zwischen mindestens zwei der Radnabenmotoren als

Master-Slave-System ausgebildet ist. Das Kommunikationssystem kann dabei kabelgebunden oder drahtlos ausgebildet sein. Vorteilhafterweise weist die Antriebsvorrichtung mindestens vier Radnabenmotoren auf, die jeweils einem Rad des Fahrzeugs zugeordnet sind.

Weiterhin ist vorgesehen, dass jeweils die Radnabenmotoren einer Antriebsachse über ein Master-Slave-System verbunden sind. Natürlich ist es auch denkbar, die Radnabenmotoren unterschiedlicher Antriebsachsen über ein Master-Slave- System zu verbinden. Weiterhin können auch mehr als zwei Radnabenmotoren an ein Master-Slave-System angeschlossen sein, wobei vorteilhafterweise einer der Radnabenmotoren als Master und die Übrigen als Slave dienen.

Schließlich ist vorgesehen, dass die Antriebsvorrichtung ein Steuergerät aufweist, das mit wenigstens einem der Radnabenmotoren eines Master-Slave- Systems kommuniziert. In dem Steuergerät sind zweckmäßigerweise fahrzeugrelevante beziehungsweise fahrzeugsspezifische Parameter hinterlegt, die durch das Steuergerät an einen oder mehrere der Radnabenmotoren übertragen werden können, um die Funktionsweise der Radnabenmotoren auf das Fahrzeug abzustimmen. Bei den Radnabenmotoren handelt es sich bevorzugt um soge- nannte Baukastenmotoren, bei denen lediglich Grundfunktionen vorhanden sind, und die erst bei oder nach dem Verbau an dem Fahrzeug eingerichtet beziehungsweise auf das Fahrzeug abgestimmt werden. Ebenso ist es denkbar, dass das Steuergerät mit wenigstens einem der Master-Slave-Systeme kommuniziert. Insgesamt wird hier also eine besonders Systemresourcen-sparende Möglichkeit zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung mit mehreren Radnabenmotoren geboten, die eine Montage und Einrichtung der Radnabenmotoren vereinfacht und/oder sicherheitsrelevante Funktionen unterstützt oder ersetzt. Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigt die Figur eine Antriebsvorrichtung mit Radnabenmotoren in einer vereinfachten Darstellung. Die Figur zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug 1 in einer Draufsicht. Das Fahrzeug 1 umfasst eine Antriebsvorrichtung 2, die vier Radnabenmotoren 3, 4, 5 und 6 umfasst. Jeder der Radnabenmotoren 3 bis 6 ist einem Rad 7, 8, 9 und 10 des Fahrzeugs 1 zugeordnet, wobei jeweils eine rotierende Komponente einer der Radnabenmotoren 3 bis 6 drehfest mit dem jeweiligen Rad 7 bis 10 verbunden ist. Jeweils zwei auf einer Antriebsachse 1 1 , 12 liegende Radnabenmotoren 3, 4 beziehungsweise 5, 6 sind über ein Master-Slave-System 13, hier als Kabelverbindung 14 dargestellt, miteinander verbunden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass die Radnabenmotoren 3 und 6 jeweils als Master und die Radnabenmotoren 4 und 5 jeweils als Slave dienen. Mit den Master-Slave-Systemen 13 ist ein gemeinsames Steuergerät 15 des Fahrzeugs 1 beziehungsweise der Antriebsvorrichtung 2 verbunden, wie durch Kabelverbindungen 16 angedeutet. Alternativ könnte das Steuergerät 15 auch jeweils gesondert mit den Radnabenmotoren 3 bis 6 über einzelne Verbindungen verbunden sein. Ebenso ist es denkbar, dass eine direkte Verbindung zwischen den Master-Slave-Systemen 13 der beiden Antriebsachsen 1 1 und 12 besteht, wobei dann bevorzugt nur einer der Radnabenmotoren 3 oder 6 als Master und die übrigen Radnabenmotoren 4 bis 6 beziehungsweise 3 und 5 bis 6 als Slave dienen. Die Radnabenmotoren 3 bis 6 weisen jeweils einen nicht-flüchtigen Speicher 17, insbesondere Flash-Speicher auf, in welchem fahrzeugspezifische oder fahrzeugrelevante Parameter und gegebenenfalls auch oder alternativ radspezifische Parameter hinterlegt werden. Dabei können die genannten Parameter durch das Steuergerät 15 oder extern über eine gesonderte Schnittstelle übertragen bezie- hungsweise übermittelt werden.

Die Antriebsvorrichtung 2 ist derart gestaltet, dass die Funktionen als Master oder Slave dem jeweiligen Radnabenmotor 3 bis 6 erst durch das Steuergerät 15, also im montierten Zustand, zugeordnet werden. Da somit den Radnabenmo- toren 3 bis 6 die für die Master-Slave-Kommunikation notwendigen Vorgaben sowie die fahrzeugspezifischen beziehungsweise fahrzeugrelevanten Parameter durch das Steuergerät 15 vorgegeben werden, erfolgt eine fahrzeugspezifische beziehungsweise kundenspezifische Einrichtung beziehungsweise Abstimmung der Radnabenmotoren 3 bis 6 erst bei beziehungsweise nach der Montage. Dies hat den Vorteil, dass ein Baukasten-Radnabenmotor-System genutzt werden kann, bei welchem die (gelieferten) Radnabenmotoren lediglich Grundfunktionen aufweisen. Hierdurch werden Herstellungskosten sowie der Fertigungsaufwand verringert.

Als ein radspezifischer Parameter wird in dem nicht-flüchtigen Speicher 17 des jeweiligen Radnabenmotors 3 bis 6 vorteilhafterweise der Durchmesser und/oder der Umfang des dem jeweiligen Radnabenmotor 3 bis 6 zugeordneten Rades 7 bis 10 hinterlegt. Dieser radspezifische Parameter wird zweckmäßigerweise über die gesonderte Schnittstelle kurz vor, bei oder nach der Montage der Räder 7 bis 10 an dem Radnabenmotor 3 bis 6 übermittelt. Hierdurch lässt sich ein Synchronlauf der Räder 7 bis 10 im Fahrbetrieb gewährleisten. Eine Regelung der Radnabenmotoren 3 bis 6 erfolgt dabei bevorzugt in Abhängigkeit der Radgeschwindigkeit beziehungsweise der Drehzahl. Alternativ und/oder zusätzlich kann auch das jeweilige Rad-Drehmoment berücksichtigt werden. Durch die vorteilhaften Master-Slave-Systeme 13 und die dadurch jeweils stattfindende Master- Slave-Kommunikation können die hinterlegten Informationen effizient genutzt und die Radnabenmotoren 3 bis 6 entsprechend angesteuert werden. Dies kann dazu führen, dass der Master-Radnabenmotor 3 dem Slave-Radnabenmotor 4 die Vorgabe gibt, das Rad 8 langsamer oder schneller anzutreiben, und dadurch die Radgeschwindigkeit an die Fahrsituation anzupassen. Dies kann auch zur Folge haben, dass bei Kurvenfahrten unterschiedliche Geschwindigkeiten an den Rädern 7, 8 beziehungsweise 9 oder 10 an einer Achse 1 1 und/oder 12 auftreten.

Als weitere Parameter werden mittels des Steuergeräts 15 fahrzeugspezifische beziehungsweise kundenbezogene Parameter, die insbesondere das Beschleu- nigungsverhalten, das Bremsverhalten, den Achsabstand der Antriebsachsen 1 1 ,

12 sowie die Spurweite der jeweiligen Antriebsachse 1 1 , 12 betreffen, auf die Radnabenmotoren 3 bis 6 übertragen. Die Radnabenmotoren 3 bis 6 übernehmen somit nach der Montage fahrzeugindividuell Daten durch das Steuergerät 15. Somit können die Radnabenmotoren 3 nicht nur an einer beliebigen Stelle des Fahrzeugs 1 eingebaut werden, sondern es kann auch der gleiche Radnabenmotor in einem anderen Fahrzeug eingebaut und dort auf einfache Art und Weise, bevorzugt durch das Steuergerät des anderen Fahrzeugs eingerichtet werden.

Bevorzugt erfolgt das Übermitteln von fahrzeugspezigifischen/-relevanten und/oder radspezifischen Parametern durch einen sogenannten Flash-Vorgang.

Beim Flashen können neben einfachen Daten auch Programme übertragen/implementiert werden, wie beispielsweise Über- und Untertemperaturschutz (Magnetschutz), Notbetrieb, Unterspannungs- oder Überspannungserkennung. Unterschiedliche Funktionen wie beispielsweise ABS- oder ESP-Funktionen kön- nen aktiviert oder deaktiviert werden. Ebenso kann vorgegeben werden, ob der jeweilige Radnabenmotor 3 bis 6 auch als Generator arbeiten kann. Natürlich ist es auch denkbar, dass beim Flashen beziehungsweise beim Übermitteln von Daten und Parametern und Programmen auch einzelne Daten oder Programme geändert, gelöscht oder hinzugefügt werden können. So kann beispielsweise bei einem Reifenhändler die Reifengröße oder auch eine Fahrtrichtung (Winterreifen) eingelesen beziehungsweise abgestimmt werden. Über eine entsprechende Schnittstelle an der Antriebsvorrichtung werden somit beispielsweise Daten wie Position und Drehrichtung eines Rades für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt bestimmt. Insgesamt wird hierdurch eine einfache Anpassung der Funktion der An- triebsvorrichtung 2 an Kundenwünsche ermöglicht.

Vorteilhafterweise werden die Radnabenmotoren 3 bis 6 derart angesteuert, insbesondere mittels des Steuergeräts 15, dass sicherheitsrelevante Funktionen, die bisher durch extra vorgesehene Systeme durchgeführt wurden, durch die Radnabenmotoren 3 bis 6 durchgeführt oder unterstützt werden. Dabei handelt es sich insbesondere um sicherheitsrelevante Funktionen, wie beispielsweise elektronische Stabilitätsprogramme, oder dynamische Stabilitätskontrolle. Auch ist es vorstellbar, dass die Radnabenmotoren 3 bis 6 unterschiedliche Bremsfunktionen darstellen können. Insbesondere kann hierdurch die Funktion eines Antiblockiersystems (ABS) unterstützt werden, sowie die Drehzahlen des jeweiligen Rades erfasst werden. Es ist auch denkbar, andere Funktionen darzustellen, wie beispielsweise einen Bremsassistenten (BAS), ein elektrisches Bremskraftverteilungssystem (EBV), ein Überschlag-Kontroll-System (RSC = Roll Stability Control), eine Bremsbereitschaftssystem, eine Bremskraft-Fading-Kompensation, ein Soft Stop, eine Motor-Schleppmoment-Regelung und/oder eine Überlagerungslenkung. Auch kann ein Antischlupfsystem realisiert werden. Auch ist es denkbar, dass einer oder mehrere der Radnabenmotoren 3 bis 6 bei Bedarf in einen Ruhemodus (Stand-by-Funktion) geschaltet werden. Dies kann beispielsweise dann von Bedeutung sein, wenn bei dem betreffenden Radnabenmotor ein Funktionsfehler auftritt. Im Stand-by-Modus läuft der Radnabenmotor mit, ohne ein Drehmoment auf das ihm zugeordnete Rad zu übertragen. Ebenso kann eine günstige Energieverteilung geregelt/gesteuert werden, so dass beispielsweise bei konstanter Geschwindigkeit nur zwei der vier Radnabenmotoren 3 bis 4 das Fahrzeug antreiben. Die unterschiedlichen Funktionen beziehungsweise Programme oder auch Kennlinien/Kennfelder können, wie bereits gesagt, durch den Flash-Vorgang unabhängig voneinander aktiviert oder deaktiviert werden.