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Title:
SYSTEM COMPRISING A CONTROL DEVICE FOR A UTILITY VEHICLE, AS WELL AS A METHOD FOR OPERATING A UTILITY VEHICLE WITH THE SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/219554
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a system (22) comprising a control device (18), in particular a single control device, for a utility vehicle (10), such as a lorry, wherein the control device (18) comprises a data connection (28) for receiving an acceleration request signal (26) that indicates a request for a change in acceleration of at least one driven axle (14) of the utility vehicle (10). The control device (18) also comprises a controller (29) for generating drive actuation signals (32) for an electric drive (15) of the driven axle (14) and brake actuation signals (34) for a friction brake system of the driven axle (14) in accordance with the acceleration request signal (26). The invention also relates to a method for operating a system (22).

Inventors:
HESEDING JOHANNES (DE)
SCHÜNEMANN GERD (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/062123
Publication Date:
November 21, 2019
Filing Date:
May 13, 2019
Export Citation:
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Assignee:
WABCO GMBH (DE)
International Classes:
B60L7/26; B60L3/10; B60L7/18
Domestic Patent References:
WO2015106260A12015-07-16
Foreign References:
DE102014220668A12015-04-16
EP2612796A12013-07-10
DE19842472A11999-03-25
EP2876007A12015-05-27
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
RABE, Dirk-Heinrich (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. System (22) mit einem, insbesondere einzigen, Steuergerät (18) für ein Nutzfahrzeug (10), wie ein Lastkraftwagen, wobei das Steuergerät (18) umfasst:

- einen Datenanschluss (28) zum Empfangen eines Beschleunigungsanforde rungssignals (26), das eine Anforderung einer Beschleunigungsänderung (23, 25) mindestens einer angetriebenen Achse (14) des Nutzfahrzeugs (10) anzeigt und

- eine Steuerung (30) zum Erzeugen von

a) Antriebsansteuersignalen (32) für einen elektrischen Antrieb (15) der ange triebenen Achse (14) in Abhängigkeit des Beschleunigungsanforderungssignals (26) und

b) Bremsansteuersignalen (34) für eine Reibbremsanlage (43) der angetriebe nen Achse (14) in Abhängigkeit des Beschleunigungsanforderungssignals (26).

2. System (22) nach Anspruch 1 , wobei das Steuergerät (18) ein Drehmo mentaufteilungsmodul (31 ) aufweist, um mindestens einen Drehmomentsollwert (33) als Antriebsansteuersignal (32) für den elektrischen Antrieb (15) und min destens einen Drehmomentsollwert (35) als Bremsansteuerungssignal (34) für die Reibbremsanlage (43) zu erzeugen.

3. System (22) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuergerät (18) einge richtet ist, ein Schlupfsignal (44) zu empfangen oder zu erzeugen, das einen Schlupfwert (37) eines oder mehrerer Räder (13) der mindestens einen An triebsachse (14), der oberhalb einem vordefinierten Schwellenwert (39) liegt, anzeigt, und das Steuergerät (18) eingerichtet ist, Antriebsansteuersignale (32) und Bremsansteuersignale (34) in Abhängigkeit des Beschleunigungsanforde rungssignals (26) und des Schlupfsignals (44) zu erzeugen oder abzuändern.

4. System (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (18) einen Anschluss (28) für ein Bussystem (27), insbesondere einen CAN-Bus (19), aufweist, um das Beschleunigungsanforderungssignal (26) oder ein abgeändertes Beschleunigungsanforderungssignal (58) zu emp fangen.

5. System (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (18) eingerichtet ist, weitere Bremsansteuersignale (34) für eine Reibbremsanlage (21 ) mindestens einer nichtangetriebenen Achse (12) des Nutzfahrzeugs (10) in Abhängigkeit des Beschleunigungsanforderungssignals (26) bereitzustellen.

6. System (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (18) eingerichtet ist, ein Beschleunigungsanforderungssignal (26), das eine negative Beschleunigungsänderung (23) anfordert von einem Fahr zeugsteuergerät (16) direkt oder indirekt über ein Bremssteuergerät (20), insbe sondere für eine Reibbremsanlage (21 ) einer nichtangetriebenen Achse (12) des Fahrzeugs (10), zu empfangen.

7. System (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (18) eingerichtet ist, ein Beschleunigungsanforderungssignal (26), das eine positive Beschleunigungsänderung (25) umfasst, von einem Fahr zeugsteuergerät (16) direkt zu empfangen.

8. System (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System (22) ein Bremssteuergerät (20) für die Reibbremsanlage (21 ) einer nichtangetriebenen Achse (12) umfasst, wobei das Bremssteuergerät (20) ein gerichtet ist, ein Beschleunigungsanforderungssignal (26) mit einer Anforderung einer negativen Beschleunigungsänderung (23) von einem Fahrzeugsteuerge rät (16) zu empfangen, abzuändern und als abgeändertes Beschleunigungsan forderungssignal (58) an das Steuergerät (18) zu senden, wobei das Steuerge rät (18) in diesem Fall eingerichtet ist, Antriebsansteuersignale (32) mit einem negativen Drehmomentsollwert (33) in Abhängigkeit des abgeänderten Be schleunigungsanforderungssignals (58) zu erzeugen.

9. System (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (18) eingerichtet ist, mehrere Antriebsansteuersignale (32) für meh rere elektrische Motoren (54, 56) eines elektrischen Antriebs (15) zu erzeugen.

10. System (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System (22) mehrere Treiber (48, 40), insbesondere Gate-Treiber (48, 40), wie IGBT-Gate-Treiber (48, 40), zum Ansteuern mindestens eines Ventils (42) der Reibbremsanlage (43) und zum Ansteuern mindestens einer Endstufe (50) ei nes Wechselrichters des elektrischen Antriebs (15) umfasst, wobei die Treiber (48, 40) vorzugsweise identisch sind.

1 1 . System (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (18) mindestens eine Endstufe (50) eines Wechselrichters umfasst, wobei die Endstufe (50) durch die Antriebsansteuersignale (32) ansteuerbar ist, um Energie eines Energiespeichers (52) zur Versorgung mindestens eines elektrischen Motors (54, 56) des elektrischen Antriebs (15) bereitzustellen.

12. System (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (18) mindestens ein Ventil (42), bevorzugt mindestens ein Mag netventil (42), besonders bevorzugt mindestens ein Antiblockiersystem(ABS)- Ventil (42), umfasst, das durch die Bremsansteuersignale (34) ansteuerbar ist.

13. System (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (18) eingerichtet ist, im Falle eines Beschleunigungsanforderungs signals (26), das eine Anforderung einer positiven Beschleunigungsänderung (25) umfasst, einen Drehmomentsollwert (33) des Antriebsansteuersignals (32) zu reduzieren und ein Bremsansteuersignal (34) mit einer Bremsanforderung für eine Reibbremsanlage (43) der angetriebenen Achse (14) zu erzeugen.

14. System (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (18) eine integrierte Schlupfregelvorrichtung (36) und/oder eine integrierte Stabilitätsregelungsvorrichtung (60), insbesondere für die angetrie bene Achse (14), umfasst.

15. System (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System (22) ein Fahrzeugsteuergerät (16) umfasst.

16. System (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (18) eingerichtet ist, im Falle eines negativen Drehmomentsollwerts

(33) eines Antriebsansteuersignals (32), den elektrischen Antrieb (15) in einen Generatorbetrieb zu schalten, um aus kinetischer Energie, die vorzugsweise über die Antriebsachse (14) bereitgestellt wird, elektrische Energie zu erzeugen und insbesondere in den Energiespeicher (52) einzuspeisen.

17. System (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (18) eingerichtet ist, ein Betriebsbremsanforderungssignal (69) zu empfangen, das vom Fahrzeugsteuergerät (16) erzeugt wird, um mindestens eine Reibbremsanlage (43) anzusteuern.

18. System (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (18) eingerichtet ist, eine Motorbremse (65) und/oder einen Retar der (67) eines Nutzfahrzeugs (10) anzusteuern.

19. Nutzfahrzeug (10) mit einem System (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Nutzfahrzeug (10) mindestens eine angetriebene Achse (14) mit mindestens einem elektrischen Antrieb (15) sowie mindestens einer Reibbremsanlage (43) und vorzugsweise eine nichtangetriebene Achse (12) umfasst.

20. Verfahren zum Betreiben eines Systems (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, umfassend die Schritte:

- Übertragen (72) eines Beschleunigungsanforderungssignals (26) an ein Steu ergerät (18),

- Erzeugen (74) von Antriebsansteuersignalen (32) und Bremsansteuersignalen

(34) mit dem Steuergerät (18), - Ansteuern (76) eines elektrischen Antriebs (15) mit den Antriebsansteuersig- nalen (32) und

- Ansteuern (78) einer Reibbremsanlage (43) mit den Bremsansteuersignalen (34).

Description:
System mit einem Steuergerät für ein Nutzfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Nutzfahrzeugs mit dem System

Die Erfindung betrifft den Bereich von Nutzfahrzeugen, insbesondere elektrisch oder hybridangetriebener Nutzfahrzeuge, wie Lastkraftwagen, die einerseits einen elektrischen Antrieb und andererseits einen Antrieb durch einen Verbren nungsmotor umfassen. Historisch gesehen sind derartige Nutzfahrzeuge, die seit langem mit einem Verbrennungsmotor als Antrieb bekannt sind, in der Re gel zu Hybridfahrzeugen weiterentwickelt worden. Das heißt, Nutzfahrzeugen mit Verbrennungsfahrzeugen wurde ein elektrischer Antrieb in die bestehende Struktur hinzugefügt. In der Regel hat somit keine komplette Neuentwicklung zum Bereitstellen eines hybriden Nutzfahrzeugs stattgefunden. Die Regelung des elektrischen Antriebs wurde demnach an die vorhandene Regelstruktur an gepasst.

Bei den bekannten Nutzfahrzeugen, die hybridangetrieben sind, ist daher übli cherweise ein elektrischer Antrieb vorgesehen, der primär eingesetzt wird, um eine positive Beschleunigung, die durch den Verbrennungsmotor erzeugt wird, zu unterstützen. Bei rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen dient der elektri sche Antrieb primär zum Erzeugen der positiven Beschleunigung allein. Hierzu weisen derartige Nutzfahrzeuge üblicherweise ein Fahrzeugsteuergerät (VCU) auf. Im Beschleunigungsfall wird, im Falle eines hybridangetriebenen Fahr zeugs, vom Fahrzeugsteuergerät ein Beschleunigungswunsch, der beispiels weise durch eine Gaspedalstellung von einem Fahrer vorgegeben wird, an ei nen Verbrennungsmotor übergeben, der in Zusammenspiel mit einem Getriebe ein Drehmoment der Antriebsräder bereitstellt. Bei Bedarf schaltet das Fahr zeugsteuergerät den elektrischen Antrieb zur Unterstützung der Drehmoment bereitstellung hinzu. Vom Fahrzeugsteuergerät wird au ßerdem ein elektronisch geregeltes Bremssystem (EBS) des Fahrzeugs angesteuert, um einen negati ven Beschleunigungswunsch, also ein gewünschtes Bremsen, zu empfangen und dieses über eine Reibbremse umzusetzen.

Hierbei ist auch bekannt, dass das Fahrzeugsteuergerät im Falle eines vorhan denen elektrischen Antriebs zur Unterstützung bei einer Bremsung auch einem elektrischen Antrieb den Bremswunsch signalisiert, um eine Bremsung durch einen elektromagnetischen Bremsbetrieb des elektrischen Antriebs zu unter stützen. Hierbei kann zudem elektrische Energie bei einem Bremsmanöver, das mit dem elektrischen Antrieb durchgeführt wird, zurückgewonnen werden.

Gemäß dem Stand der Technik werden schnelle Beschleunigungs- oder Dreh momentänderungen, die beispielsweise im Falle einer Schlupf- oder Stabilitäts regelung nötig sind, vom elektronisch geregelten Bremssystem selbst ausge führt und hierbei nur die Reibbremsen verwendet. Ein Einbeziehen des elektri schen Antriebs ist aufgrund einer hierfür benötigten komplexen Kommunikation zwischen den einzelnen Steuergeräten bislang nicht möglich, aber wünschens wert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, eine Möglichkeit zu finden, auch einen elektrischen Antrieb bei der hochdynamischen Stellung positiven und negativen Drehmoments zur Schlupf- und Stabilitätsregelung zu verwen den, um auch die hohe Drehmomentdynamik von elektrischen Antrieben zur verbesserten Schlupf- und Stabilitätsregelung nutzen zu können.

Hierzu betrifft die Erfindung ein System mit einem Steuergerät für ein Nutzfahr zeug, das einen Datenanschluss, der auch Dateneingang genannt werden kann, und eine Steuerung umfasst. Das Nutzfahrzeug ist beispielsweise ein Lastkraftwagen. Der Dateneingang dient zum Empfangen eines Beschleuni gungsanforderungssignals. Das Beschleunigungsanforderungssignal ist bei spielsweise positiv oder negativ, weist also vorzugsweise positive oder negative Drehmomente auf. Positive Drehmomente beschreiben vorzugsweise ein An treiben eines Fahrzeugs und negative Drehmomente eine Verzögerung, näm- lieh ein Bremsen. Das Beschleunigungsanforderungssignal gibt eine Anforde rung einer Beschleunigungsänderung mindestens einer angetriebenen Achse des Nutzfahrzeugs an. Das Beschleunigungsanforderungssignal wird bei spielsweise basierend auf einer von einem Fahrer veränderten Pedalstellung erzeugt und dem Steuergerät über den Dateneingang zugeführt.

Das Steuergerät dient erfindungsgemäß zum Erzeugen von Antriebsansteuer- signalen für einen elektrischen Antrieb der angetriebenen Achse und gleichzei tig zum Erzeugen von Bremsansteuersignalen für eine Reibbremsanlage der angetriebenen Achse. Hierbei werden die Antriebsansteuersignale und die Bremsansteuersignale in Abhängigkeit des Beschleunigungsanforderungssig nals erzeugt.

Demnach ist ein System mit einem einzelnen, insbesondere einzigen, Steuer gerät vorgesehen, das basierend auf einer Anforderung einer Beschleuni gungsänderung einerseits einen elektrischen Antrieb einer angetriebenen Ach se und andererseits gleichzeitig die Ansteuerung der Reibbremsanlage der an getriebenen Achse vornimmt. Das Steuergerät des Systems stellt somit eine Vereinigung mehrerer Steuergeräte dar, sodass eine komplexe und zeitkritische Kommunikation zwischen den Steuergeräten für hochdynamische Beschleuni gungsänderungen oder Drehmomentänderungen nicht mehr nötig ist. Ein ein zelnes Steuergerät des erfindungsgemäßen Systems ist somit in der Lage, un abhängig von einer Kommunikation mit weiteren System eine Koordination zwi schen der Ansteuerung eines elektrischen Antriebs sowie der Reibbremsanlage durchzuführen.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist das Steuergerät ein Drehmomentaufteilungsmodul auf, um mindestens einen Drehmomentsollwert als Antriebsansteuerungssignal für den elektrischen Antrieb und mindestens einen Drehmomentsollwert als Bremsansteuerungssignal für die Reibbremsan lage jeweils basierend auf einem Beschleunigungsanforderungssignal zu er zeugen. Demnach ist das System eingerichtet, ein Beschleunigungsanforde rungssignal, das zum Beispiel negativ ist, individuell in eine Bremsung mit dem elektrischen Antrieb durch Vorgeben eines Drehmomentsollwerts als Antriebs- ansteuerungssignal auszugeben. Im Falle, dass der als elektromagnetische Bremse betriebene elektrische Antrieb nicht ausreichend ist, um eine ge wünschte negative Beschleunigung auszuführen, wird von der Steuerung die Reibbremsanlage durch Vorgeben eines Drehmomentsollwerts als Bremsan- steuerungssignal hinzugezogen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Steuergerät eingerichtet, ein Schlupfsignal zu empfangen oder zu erzeugen. Das Schlupfsignal umfasst hierbei einen Schlupf eines oder mehrerer Antriebsräder der mindestens einen Antriebsachse. Ist das Steuergerät gemäß einer besonderen Ausführungsform eingerichtet, das Schlupfsignal zu erzeugen, so wird dies beispielsweise aus der Differenz der mit vorhandenen Sensoren erfassten Drehzahl der Antriebs räder und einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die beispielsweise durch ein Fahr zeugsteuergerät vorgebbar ist, bestimmt.

Außerdem ist das Steuergerät eingerichtet, Antriebsansteuersignale und Bremsansteuersignale in Abhängigkeit des Beschleunigungsanforderungssig nals einerseits und in Abhängigkeit des Schlupfsignals andererseits zu erzeu gen. Durch die integrierte Erzeugung der Antriebsansteuersignale und der Bremsansteuersignale kann somit auch auf einen detektierten Schlupf der An triebsachse beispielsweise zur Schlupf- und Stabilitätsregelung des Fahrzeugs unter Hinzuziehung des elektrischen Antriebs reagiert werden. Der elektrische Antrieb ist somit auch im Falle von Schlupf- oder Stabilitätssteuerungsmanö vern für eine Energierückgewinnung nutzbar. Außerdem können im Falle, dass der elektrische Antrieb mehrere elektrische Motoren umfasst, radindividuelle Eingriffe zur Verbesserung der Fahrzeugstabilität vorgenommen werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Steuergerät einen An schluss für ein Bussystem. Das Bussystem ist vorzugsweise ein CAN-Bus. Der Anschluss dient, um das Beschleunigungsanforderungssignal und/oder das Schlupfsignal zu empfangen. Da ein Beschleunigungsanforderungssignal und/oder ein Schlupfsignal üblicherweise von einem Fahrzeugsteuergerät (VCU) bereitgestellt und/oder ausgesendet wird, dient eine Busverbindung, um das Beschleunigungsanforderungssignal und/oder das Schlupfsignal vorzugs weise von dem Fahrzeugsteuergerät zu empfangen. Zur Schlupf- oder Stabili tätsregelung selbst ist jedoch eine Kommunikation mit einem Fahrzeugsteuer gerät nicht mehr nötig. Das Fahrzeugsteuergerät dient somit lediglich, eine An forderung einer Beschleunigungsänderung, die zum Beispiel negativ ist, an das Steuergerät des Systems zu übertragen. Tritt dann ein Schlupf auf, so kann das Steuergerät diesem selbständig begegnen oder diesen ausgleichen, ohne er neut mit dem Fahrzeugsteuergerät zu kommunizieren. Das Auftreten eines Schlupfs wird vorzugsweise erkannt, wenn ein Schlupfwert eines Rades, der durch Bestimmen der Drehzahl des Rades und Vergleichen der Drehzahl mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, mindestens einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet. Somit stellt eine Kommunikation über das Bussys tem eine einfache und ausreichende Kommunikationsmöglichkeit zwischen dem Steuergerät des Systems und dem Fahrzeugsteuergerät dar.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Steuergerät eingerichtet, zu sätzlich weitere Bremsansteuersignale für eine Reibbremsanlage mindestens einer nichtangetriebenen Achse des Nutzfahrzeugs in Abhängigkeit des Be schleunigungsanforderungssignals bereitzustellen. Eine nichtangetriebene Ach se des Nutzfahrzeuges ist vorzugsweise eine antriebslose Achse, die also kei nen Antrieb aufweist. Auf ein zusätzliches elektronisches Bremssystem für wei tere, nicht mit einem elektrischen Antrieb ausgestattete Achsen eines Nutzfahr zeugs kann somit verzichtet werden, sodass kein separates Bremssteuergerät für die weiteren nichtangetriebenen Achsen vorgesehen werden muss. Hier durch wird die Anzahl benötigter elektronischer Komponenten ermöglicht und ein weiter verringerter Aufwand für Kommunikation und Abstimmung der an der Fahrzeugbewegung beteiligten Steuergeräte erreicht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Steuergerät eingerichtet, ein Beschleunigungsanforderungssignal, das eine negative Beschleunigungsanfor derung, nämlich eine Bremsanforderung, umfasst, von einem Fahrzeugsteuer gerät direkt oder über ein Bremssteuergerät, das insbesondere für eine Reibbremsanlage einer nichtangetriebenen Achse des Fahrzeugs vorgesehen ist, zu empfangen.

Sind demnach entgegen der vorhergehenden Ausführungsform ein oder mehre re Bremssteuergeräte (EBS) im Fahrzeug vorgesehen, die eine Schlupf- oder Stabilitätsregelung nichtangetriebener Achsen ausführen, so kann durch Emp fangen eines Beschleunigungsanforderungssignals von diesen Bremssteuerge räten die Reibbremsanlage sowie der elektrische Antrieb einer angetriebenen Achse des Fahrzeugs zur Unterstützung der angeforderten Bremsanforderung dienen. Eine Kommunikation zwischen dem oder den Bremssteuergeräten und der erfindungsgemäßen Steuerung erfolgt beispielsweise über ein Bussystem, wie einen CAN-Bus.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Steuergerät eingerichtet, ein Beschleunigungsanforderungssignal, das eine positive Beschleunigungsanfor derung, nämlich eine Geschwindigkeitserhöhungsanforderung umfasst, von einem Fahrzeugsteuergerät direkt zu empfangen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das System ein Bremssteuerge rät für die Reibbremsanlage einer nichtangetriebenen Achse auf. Das Brems steuergerät ist eingerichtet, ein Beschleunigungsanforderungssignal mit einer Aufforderung einer negativen Beschleunigungsänderung, nämlich einer Bremsanforderung, von einem Fahrzeugsteuergerät zu empfangen, abzuän dern und daraufhin als abgeändertes Beschleunigungsanforderungssignal an das Steuergerät zu senden. Somit ist das Steuergerät dann eingerichtet, zu nächst Antriebsansteuersignale mit einem negativen Drehmoment aus dem ab geänderten Beschleunigungsanforderungssignal zu erzeugen. Das System ist somit eingerichtet, zunächst ein negatives Drehmoment mit dem elektrischen Antrieb anzufordern und im Falle, dass das negative Drehmoment der elektri schen Motoren nicht ausreichend ist, um die negative Beschleunigungsände rung zu erfüllen, mit dem Bremssteuergerät ein Bremsansteuersignal für die Reibbremsanlage zu erzeugen. Hierbei wird zunächst berücksichtigt, dass bei einem Bremsen eine maximale Energierückgewinnung mit einem elektrischen Antrieb vorgenommen wird und erst nach Erreichen einer Grenze für eine derartige Bremsmöglichkeit auf die Reibbremsen zurückgegriffen wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Steuergerät eingerichtet, indivi duelle Antriebsansteuersignale für mehrere elektrische Motoren eines elektri schen Antriebs individuell aus dem Beschleunigungsanforderungssignal, insbe sondere auch unter Berücksichtigung des Schlupfsignals und/oder weiterer Sensorwerte, die beispielsweise eine Kurvenfahrt anzeigen, zu erzeugen.

Demnach können beispielsweise zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs elekt rische Motoren des elektrischen Antriebs auf unterschiedlichen Seiten des Fahrzeugs mit unterschiedlichen Drehmomenten, die durch die unterschiedli chen individuellen Antriebsansteuersignale dargestellt werden, beaufschlagt werden. Eine Verbesserung und Erhöhung der Sicherheit kann hierdurch erzielt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Steuergerät mehrere Treiber, insbesondere Gate-Treiber, wie beispielsweise IGBT-Gate-Treiber, um mit den Bremsansteuersignalen mittels der Treiber Ventile oder Magnetventile der Reibbremsanlage anzusteuern. Die Treiber bilden zusammen vorzugsweise eine Ventilansteuereinheit. Außerdem umfasst das System mehrere Treiber, insbesondere Gate-Treiber, wie beispielsweise IGBT-Gate-Treiber, die zum Ansteuern mindestens einer Endstufe eines Wechselrichters des elektrischen Antriebs mit dem Antriebsansteuersignal dienen. Die Treiber zum Ansteuern der Endstufe bilden zusammen vorzugsweise eine Wechselrichteransteuerein- heit zur Ansteuerung einer Endstufe eines Wechselrichters. Die Treiber für die Ansteuerung der Ventile oder Magnetventile sowie für die Ansteuerung der Endstufe des Wechselrichters sind vorzugsweise identisch ausgeführt.

Eine Leistungsstufe des Steuergeräts, umfassend zum Beispiel eine Ventilan steuereinheit und eine Wechselrichteransteuereinheit, ist somit kostengünstiger und mit geringem Aufwand herstellbar. Insbesondere ist durch die Verwendung identischer Bauteile ein Systemdesign bzw. ein Komponentendesign deutlich vereinfacht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Steuergerät mindestens eine Endstufe für mindestens einen Wechselrichter, insbesondere mindestens einen IGBT-Wechselrichter. Die Endstufe ist durch Antriebsansteuersignale über die Wechselrichteransteuereinheit ansteuerbar, um Energie eines Ener giespeichers zur Versorgung mindestens eines elektrischen Motors des elektri schen Antriebs bereitzustellen. Durch weitere Integration auch der Endstufe in das Steuergerät wird der Integrationsaufwand für das vorliegende System wei ter reduziert und eine Kommunikation mit externen Komponenten weiter verrin gert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Steuergerät mindestens ein Ventil, bevorzugt mindestens ein Magnetventil. Das Ventil ist beispielsweise ein Antiblockiersystem-Ventil, nämlich ein ABS-Ventil. Das mindestens eine Ventil ist durch das Bremsansteuersignal, insbesondere mittels Treiber des Steuergeräts, ansteuerbar. Hierdurch wird die Integration weiter erhöht und eine Kommunikation noch weiter verringert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Steuergerät eingerichtet, im Falle eines Beschleunigungsanforderungssignals, das eine positive Beschleu nigungsänderung anzeigt, und bei Detektion eines Schlupfwertes oberhalb dem vordefinierten Schwellenwert den Drehmomentsollwert des Antriebsansteuer- signals zu reduzieren und ein Bremsansteuersignal mit einer Bremsanforderung für eine Reibbremsanlage der angetriebenen Achse zu erzeugen. Eine An triebsschlupfregulierung ist somit möglich.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das System eine in das Steu ergerät integrierte Schlupfregelschaltung, wie ein Antiblockiersystem (ABS) o- der eine Antriebsschlupfregelung (ASR), und/oder eine integrierte Stabilitätsre gelschaltung, wie ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP, ESC), insbe sondere für die angetriebene Achse. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Steuergerät eingerichtet, im Falle eines negativen Drehmomentsollwerts eines Antriebsansteuersignals, das sich vorzugsweise aus einem Beschleunigungsanforderungssignal, das eine negative Beschleunigungsänderung anzeigt, ergibt, den elektrischen Antrieb in einen Generatorbetrieb zu schalten. Hierdurch ist kinetische Energie, die über die Antriebsachse bereitstellbar ist in elektrische Energie wandelbar, die dann im Energiespeicher speicherbar ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Steuergerät eingerichtet, ein Betriebsbremsanforderungssignal zu empfangen, das vom Fahrzeugsteuerge rät erzeugt wird, und hierdurch die Reibbremsanlage anzusteuern. Eine Be triebsbremsanforderung, die den Wunsch eines Fahrers anzeigt, die Betriebs bremse zu aktivieren, wird somit vom Steuergerät umgesetzt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Steuergerät eingerichtet, eine Motorbremse und/oder einen Retarder eines Nutzfahrzeugs anzusteuern. Eine weitere Integration von Funktionen in das Steuergerät ist hierdurch realisiert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Erfindung ein Nutzfahr zeug mit einem Fahrzeugsteuergerät. Gemäß der zuletzt genannten Ausfüh rungsform weist das Nutzfahrzeug mindestens eine angetriebene Achse und mindestens eine nichtangetriebene Achse auf.

Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Systems nach einer der vorgenannten Ausführungsformen.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich anhand der in den Figuren näher er läuterten Ausführungsbeispiele. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein Nutzfahrzeug und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens. Fig. 1 zeigt ein Nutzfahrzeug 10 mit einer nichtangetriebenen 12 und einer an getriebenen Achse 14. Die nichtangetriebene Achse 12 ist antriebslos und hier eine Vorderachse. Die angetriebene Achse 14 ist angetrieben und hier eine Hinterachse. Beide Achsen weisen Räder 13 auf. Hier ist, wie später erläutert wird, lediglich ein elektrischer Antrieb 15 dargestellt, wobei das Fahrzeug 10 zusätzlich einen Antrieb durch einen Verbrennungsmotor umfassen kann.

Das Fahrzeug 10 umfasst ein Fahrzeugsteuergerät 16, das einerseits mit einem Steuergerät 18 und andererseits mit einem Bremssteuergerät 20 Daten austau- schen kann. Das Steuergerät 18 sowie das Bremssteuergerät 20 sind Bestand teile des hier dargestellten Ausführungsbeispiels des Systems 22.

Das Fahrzeugsteuergerät 16 stellt in Abhängigkeit einer Bedienung eines Fah rers 24 Beschleunigungsanforderungssignale 26 bereit, die dem Steuergerät 18 zugeführt werden. Hierzu erzeugt das Fahrzeugsteuergerät 16 geforderte posi tive Beschleunigungsänderungen 25 und negative Beschleunigungsänderungen 23 als Beschleunigungsanforderungssignal 26.

Eine Kommunikation zwischen dem Fahrzeugsteuergerät 16 und dem Steuer gerät 18 erfolgt zum Übertragen des Beschleunigungsanforderungssignals 26 beispielsweise über ein Bussystem 27. Entsprechend umfasst das Steuergerät 18 einen Datenanschluss 28. Der Datenanschluss 28 ist vorzugsweise ein An schluss für einen CAN-Bus 19 und umfasst entsprechend auch ein CAN- Interface 29. Außerdem umfasst das Steuergerät 18 ein Drehmomentauftei lungsmodul 31 , das ein Antriebsansteuersignal 32 zum Ansteuern eines elektri schen Antriebs 15 und zum Ansteuern von Bremsansteuersignalen 34 für eine Reibbremsanlage 43 erzeugt. Die Antriebsansteuersignale 32 umfassen bei spielsweise einen Drehmomentsollwert 33 und die Bremsansteuersignale 34 beispielsweise einen Drehmomentsollwert 35.

Die Bremsansteuersignale 34 werden zunächst einer Schlupfregelung 36 für die angetriebene Achse zugeführt. Der Schlupfregelung 36 werden außerdem Schlupfwerte 37, die den Schlupf jeweils jedes der Räder 13 anzeigen, und mindestens ein vordefinierter Schwellenwert 39 zugeführt. In der Schlupfrege lung 36 wird ein vorhandener Schlupf eines Rades 13 erkannt, wenn der Schlupfwert 37 des Rades 13 oberhalb dem Schwellenwert 39 liegt. In Abhän gigkeit eines vorhanden oder eines nicht vorhandenen Schlupfes werden die Antriebsansteuersignale 32 und das Bremsansteuersignal 34 angepasst. Über eine Treibersteuerung 38 wird ein Treiber 40 in Abhängigkeit des Bremsan- steuersignals 34 angesteuert, der ein Ventil 42 einer Reibbremsanlage 43 an steuert. In Abhängigkeit der Antriebsansteuersignale 32 sowie von Schlupfsig nalen 44, die von der Schlupfregelung 36 ebenfalls zusammen mit den An- triebsansteuersignalen 32 einer Motorsteuerung 45 zugeführt werden, werden mittels der Motorsteuerung 45 Signale erzeugt, die einer weiteren Treibersteue rung 46 zugeführt werden, um Treiber 48 anzusteuern. Hierdurch wird eine Endstufe 50 eines Wechselrichters, insbesondere eines IGBT-Wechselrichters, gesteuert, um Energie eines Energiespeichers 52 für elektrische Motoren 54, 56 des elektrischen Antriebs 15 bereitzustellen, sodass ein gewünschtes Drehmo ment resultiert. Eine Endstufe 50 und Treiber 48 bilden zusammen einen Wechselrichter.

Außerdem umfasst das System 22 gemäß diesem Ausführungsbeispiel das Bremssteuergerät 20. Das Bremssteuergerät 20 dient zur Steuerung der Reibbremsanlage 21 der nichtangetriebenen Achse 12. Dem Bremssteuergerät 20 werden beispielsweise ebenfalls Beschleunigungsanforderungssignale 26 zugeführt, die vom Fahrzeugsteuergerät 16 erzeugt werden. Die Beschleuni gungsanforderungssignale 26 an das Bremssteuergerät 20 werden hierbei bei spielsweise an das Steuergerät 18 über einen Bus als abgeänderte Beschleu nigungsanforderungssignale 58 weitergeleitet. Hierzu umfasst auch das Brems steuergerät 20 beispielsweise einen Datenanschluss 28 und ein CAN-Interface 29.

Durch Erzeugen eigener Bremsansteuersignale im Bremssteuergerät 20 durch das empfangene Beschleunigungsanforderungssignal 26 und unter Berücksich tigung einer Schlupf- und Stabilitätsregelung 60 kann das Bremssteuergerät 20 über eine Treibersteuerung 62 und einen Treiber 64 die Reibbremsanlage 43, insbesondere Ventile 66, der nichtangetriebenen Achse 12 ansteuern. Gleich zeitig können so mithilfe des Steuergeräts 18 durch die abgeänderten Be schleunigungsanforderungssignale 58 im Steuergerät 18 Antriebsansteuersig- nale 32 für den elektrischen Antrieb 15 und gegebenenfalls Bremsansteuersig- nale 34 für die Reibbremsanlage 43 der angetriebenen Achse 14 erzeugt wer den.

Das Bremssteuergerät 20 ist außerdem zur Überwachung und Regelung der Bremsstruktur mit einem Modulator 68 der nichtangetriebenen Achse 12 ver bunden.

Weiterhin ist das Fahrzeugsteuergerät 16 eingerichtet, eine Betriebsbremsan forderung 63 zu erzeugen und als Betriebsbremsanforderungssignal 69 an die Steuerung 18 zu senden. Diese ist eingerichtet, beim Empfangen dieses Sig nals die Reibbremsanlage 43 anzusteuern, um eine Betriebsbreme zu aktivie ren. Zudem sind im Nutzfahrzeug 10 eine Motorbremse 65 und ein Retarder 67 vorgesehen, die jeweils durch das Steuergerät 18 ansteuerbar sind.

Weiterhin ist das Steuergerät 18 außerdem eingerichtet, im Falle eines negati ven Drehmomentsollwerts 33 eines Antriebsansteuersignals 32, den elektri schen Antrieb 15 in einen Generatorbetrieb zu schalten. Hierbei wird kinetische Energie, die über die Räder 13 auf die Antriebsachse 14 übertragen und von dieser den elektrischen Motoren 54, 56 bereitgestellt wird, in elektrische Ener gie mit den elektrischen Motoren 54, 56 gewandelt, um diese in dem Energie speicher 52 zu speichern.

Fig. 2 zeigt exemplarisch Schritte gemäß einem Ausführungsbeispiel des Ver fahrens. Hierbei wird in einem ersten Schritt 70 ein Beschleunigungsanforde rungssignal 26 von einem Fahrzeugsteuergerät 16 erzeugt und an ein Steuer gerät 18 in einem Schritt 72 übertragen. In dem Steuergerät 18 werden dann in einem Schritt 74 Antriebsansteuersignale 32 und Bremsansteuersignale 34 er zeugt. Mit den Antriebsansteuersignalen 32 wird im Schritt 76 mindestens ein Treiber 48 eines elektrischen Antriebs 15 und im Schritt 78 mit dem Bremsan- steuersignal 34 ein Treiber einer Reibbremsanlage 43 angesteuert.

Bezugszeichenliste (Bestandteil der Beschreibung)

10 Nutzfahrzeug

12 nichtangetriebene Achse

13 Räder

14 angetriebene Achse

15 elektrischer Antrieb

16 Fahrzeugsteuergerät

18 Steuergerät

19 CAN-Bus

20 Bremssteuergerät

21 Reibbremsanlage der nichtangetriebenen Achse

22 System

23 negative Beschleunigungsänderungen

24 Bedienung eines Fahrers

25 positive Beschleunigungsänderungen

26 Beschleunigungsanforderungssignale

27 Bussystem

28 Datenanschluss

29 CAN- Interface

30 Steuerung

31 Drehmomentaufteilungsmodul

32 Antriebsansteuersignale

33 Drehmomentsollwert

34 Bremsansteuersignale

35 Drehmomentsollwert

36 Schlupfregelung

37 Schlupfwerte

38 Treibersteuerung

39 vordefinierter Schwellenwert

40 Treiber

42 Ventil

43 Reibbremsanlage Schlupfsignale

Motorsteuerung

Treibersteuerung

Treiber

Endstufe eines Wechselrichters

Energiespeicher

, 56 elektrische Motoren

abgeänderte Beschleunigungsanforderungssignale Schlupf- und Stabilitätsregelung

Treibersteuerung

Betriebsbremsanforderung

Treiber

Motorbremse

Ventile

Retarder

Modulator

Betriebsbremsanforderungssignal

-78 Schritte des Verfahrens