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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von als Asynchronmaschine ausgebildeten Elektromotoren in einem wenigstens zwei Elektromotoren und zwei Achsen aufweisenden Kraftfahrzeug, wobei einer der Elektromotoren zum Antrieb der Hinterachse und einer der Elektromotoren zum Antrieb der Vorderachse und alle Elektromotoren zu einer mittels einer Steueranordnung realisierten aktiven Schwingungsdämpfung ausgebildet sind, und wobei in wenigstens einem Teilantriebszustand des Kraftfahrzeugs nur der Elektromotor einer der Achsen zum Antrieb des Kraftfahrzeugs betrieben wird und der andere deaktiviert wird. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
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Für elektrisch betreibbare Kraftfahrzeuge wurde vorgeschlagen, beispielsweise zur Realisierung eines Allradfahrzeugs, eine Antriebseinrichtung mit zwei Antrieben zu verwenden, wobei wenigstens ein Elektromotor an der Vorderachse des Kraftfahrzeugs und wenigstens ein Elektromotor an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, so dass die Elektromotoren entsprechend ihre zugeordneten Achsen antreiben. Der Betrieb der Elektromotoren zum Antrieb folgt einer Betriebsstrategie, in der Betriebszustände vorkommen können, in denen es die optimale Lösung ist, nur von einem Elektromotor angetrieben zu fahren. Dabei wird mithin nur der Elektromotor verwendet, an dessen Achse der bessere Wirkungsgrad erhalten werden kann.
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Wird nun an der wirkungsgradschlechteren Antriebsachse eine Asynchronmaschine als Elektromotor verwendet, kann diese in verschiedenen Betriebszuständen verbleiben. Zum einen ist es möglich, den Elektromotor bestromt zu lassen, wobei das Drehfeld aufgebaut und vorhanden ist, aber kein aktives Antriebsmoment gestellt wird. Ist das Kraftfahrzeug mit einer aktiven Schwingungsdämpfungsfunktion (auch als Anti-Ruckel-Funktion bekannt) versehen, kann der nicht zum Antrieb betriebene Elektromotor ebenso bestromt bei vorhandenem Drehfeld bleiben, wobei durch Schwingungsdämpfungseingriffe, mithin aktive Schwingungsdämpfungsmomente, unerwünschte Bewegungen des Kraftfahrzeugaufbaus möglichst kompensiert werden. Die energetisch zweckmäßigste Variante ist es, den Elektromotor unbestromt zu lassen, so dass kein Drehfeld aufgebaut ist, Schwingungen jedoch nicht bedämpft werden und Trägheiten auf die Räder wirken.
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Das Trägheitsmoment der jeweiligen elektrischen Maschine in Verbindung mit äußeren Anregungen, beispielsweise Bremseingriffen eines ABS-Systems oder Unebenheiten der Fahrbahn, kann zu Schwingungen des gesamten Antriebsaggregats führen. Diese haben zum einen unerwünschte Komforteinschränkungen für den Fahrer zur Folge, können jedoch in Extremfällen auch zu Bauteilschäden führen. Mithin wurde im Stand der Technik bereits vorgeschlagen, alle elektrischen Antriebseinrichtungen mit Schwingungsdämpfungsfunktionen (Anti-Ruckel-Funktionen) zu versehen, die durch aktiven Momentenaufbau auftretende Schwingungen bedämpfen und somit sowohl Komfort als auch Fahrsicherheit ermöglichen, beispielsweise kurze Bremswege bei Bremseingriffen eines ABS-Systems. Die Schwingungsdämpfungsfunktion kann dabei beispielsweise durch eine wenigstens ein Steuergerät umfassende Steueranordnung realisiert sein. Dabei wurde vorgeschlagen, die Regelfunktionen der Schwingungsdämpfungsfunktion durch die den Elektromotoren zugeordnete Leistungselektronik umzusetzen, wobei die Funktion durch ein zentrales Steuergerät aktiviert bzw. deaktiviert werden kann.
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Um hinreichend reagieren zu können, muss jedoch das Drehfeld in dem Elektromotor ständig aufgebaut sein, der Elektromotor mithin ständig bestromt sein, nachdem der Feldaufbau in der Asynchronmaschine gegebenenfalls eine für die Schwingungsdämpfung nicht mehr akzeptable Zeit benötigt.
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Bei dauerhaft bestromtem Elektromotor, auch wenn dieser nicht für den Antrieb benötigt wird, ist Energie erforderlich, um das Drehfeld der Asynchronmaschine aufrecht zu erhalten. Zwar ist in diesen Fällen jederzeit ein schneller aktiver Schwingungsdämpfungseingriff möglich, jedoch kann der Energieverbrauch den eigentlich angestrebten Gewinn durch Nichtantrieb mittels dieses Elektromotors zumindest teilweise negieren. Wird der Elektromotor jedoch gänzlich ausgeschaltet, verbleibt er mithin unbestromt ohne aufgebautes Feld, muss für eine Schwingungsdämpfung zunächst das elektrische Drehfeld aufgebaut werden. In dieser Zeit wird durch eine vorhandene Schwingung viel Energie in das System eingebracht, welche gegebenenfalls anschließend nicht/kaum zu bedämpfen ist und Nachteile bezüglich des Komforts/ der Fahrsicherheit und gegebenenfalls Bauteilschäden verursacht.
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DE 10 2009 000 044 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeuges, insbesondere eines Hybridfahrzeuges. Dabei soll jeder der beiden mechanisch nicht gekoppelten Achsen des Fahrzeugs ein Antriebsaggregat zugeordnet sein, wobei das jeweilige Drehmoment des Antriebsaggregats derart beeinflusst wird, dass Unterschiede in den gemittelten Drehzahlen der Räder entgegengewirkt wird. Dabei kann das Fahrzeug auch nur von einem der als Elektromotoren ausgebildeten Antriebsaggregate betrieben werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbrauchsoptimierte und dennoch hohen Komfort, hohe Fahrsicherheit und eine geringe Wahrscheinlichkeit von Bauteilschäden ermöglichende Betriebsart von Elektromotoren in einem Kraftfahrzeug anzugeben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem Teilantriebszustand wenigstens eine eine für einen dem deaktivierten Elektromotor vorausliegenden Streckenabschnitt prädizierte Nutzung der aktiven Schwingungsdämpfungsfunktion seitens des für den Antrieb deaktivierten Elektromotors beschreibende Prädiktionsinformation ermittelt wird, wobei nur bei Erfüllung wenigstens eines die Prädiktionsinformation auswertenden Notwendigkeitskriteriums, das eine zukünftig notwendige aktive Schwingungsdämpfung seitens des deaktivierten Elektromotors anzeigt, dieser in einen Bereitschaftsbetriebsmodus versetzt wird, in dem auch außerhalb von aktiven Schwingungsdämpfungsangriffen bereits ein elektrisches Drehfeld innerhalb des Elektromotors aufgebaut ist, und ansonsten der deaktivierte Elektromotor feldfrei geschaltet wird.
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Das bedeutet, außerhalb von Schwingungsdämpfungseingriffen (auch bei vollständiger Deaktivierung des Elektromotors kann dieser selbstverständlich kurz hochgefahren werden, um Schwingungsdämpfungseingriffe durchzuführen und dann nach einer kurzen Wartezeit wieder gänzlich deaktiviert werden) wird es nun ermöglicht, den zurzeit nicht zum Antrieb beitragenden, mithin als Antrieb deaktivierten Elektromotor gänzlich feldfrei, mithin unbestromt, zu schalten, wenn die Prädiktionsinformation anzeigt, dass keine notwendigen aktiven Schwingungsdämpfungseingriffe für den aktuell vorausliegenden Streckenabschnitt zu erwarten sind. Außerhalb von Schwingungsdämpfungseingriffen wird also nur bei Erfüllung des Notwendigkeitskriteriums eine dauerhafte Bestromung des zum Antrieb deaktivierten Elektromotors, um das elektrische Drehfeld aufgebaut zu halten und möglichst schnell reagieren zu können, vorgesehen, wenn tatsächlich ein Schwingungsdämpfungseingriff benötigt wird. Es wird mithin prädiktiv anhand von Fahrzustandsinformationen - der Prädiktionsinformation - zwischen dem Bereitschaftsbetriebsmodus des für den Antrieb deaktivierten Elektromotors und einem vollständig deaktivierten, unbestromten, feldlosen Betriebsmodus gewechselt. Auf diese Weise kann in vielen Fällen der Effizienzvorteil des feldlosen Betriebsmodus realisiert werden, ohne in für die aktive Schwingungsdämpfung relevanten Situationen den Nachteil eines langsamen Aufbaus des elektromagnetischen Drehfeldes zu erhalten.
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Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass das elektrische Drehfeld in einer für die Antriebsaufgabe aktuell nicht genutzten elektrischen Asynchronmaschine nicht permanent aufrechterhalten werden muss, so dass der Energieverbrauch im Kraftfahrzeug deutlich gesenkt werden kann und somit die Reichweite des Elektro-Kraftfahrzeuges bei gleichbleibenden Energiespeicherkapazitäten deutlich gesteigert werden kann.
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In konkreter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Prädiktionsinformation aus Eingangsdaten umfassend Sensordaten von Sensoren, insbesondere Beschleunigungssensoren und/oder Kraftsensoren und/oder Wegsensoren und/oder Drehzahlsensoren und/oder eine Kamera, des Kraftfahrzeugs und/oder Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Zweckmäßigerweise können als Eingangsdaten zur Ermittlung der Prädiktionsinformation wenigstens einen Einfederweg und/oder eine Aufbaubeschleunigung und/oder wenigstens eine Radträgerbeschleunigung und/oder wenigstens eine Raddrehzahlveränderung und/oder wenigstens eine Antriebsdrehzahlveränderung eines zum Antrieb genutzten Elektromotors und/oder ein vorausliegendes Hindernis und/oder eine Fahrbahnunebenheit der befahrenen Fahrbahn und/oder einen Reibwertwechsel der befahrenen Fahrbahn und/oder eine Fahrbahngüte der befahrenen Fahrbahn und/oder ein Untersteuern und/oder ein Übersteuern und/oder einen Unterschlupf und/oder einen Überschlupf beschreibende Daten verwendet. Hiermit ist es besonders vorteilhaft möglich, als Prädiktionsinformation wenigstens eine Fahrbahnzustandsinformation, insbesondere eine Rauigkeit und/oder eine Welligkeit und/oder einen Reibwert, der befahrenen Fahrbahn des vorausliegenden Streckenabschnitts und/oder eine Fahrdynamikzustandsinformation des Kraftfahrzeugs zu ermitteln.
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Das bedeutet, vorzugsweise erfolgt eine laufende Abschätzung des Fahrbahnzustands auf Basis von im Kraftfahrzeug vorhandenen Eingangsdaten, beispielsweise solchen von Beschleunigungssensoren, Kraftsensoren, Wegsensoren und Drehzahlsensoren, aber auch abgeleiteten und/oder sonstigen Betriebsdaten, die durch andere Fahrzeugsysteme ermittelt werden können. Unter Nutzung entsprechender Prädiktionsalgorithmen kann hierbei eine Fahrbahnzustandsinformation ermittelt werden. Vorzugsweise kann eine Welligkeit und/oder Rauigkeit der Fahrbahn ermittelt werden, beispielsweise anhand von Einfederwegen, Aufbaubeschleunigungen, Radträgerbeschleunigungen, Raddrehzahlveränderungen, Drehzahlveränderungen des antreibenden Elektromotors und dergleichen.
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In einer konkreten Ausgestaltung kann im Rahmen des Notwendigkeitskriteriums beispielsweise überprüft werden, ob diese Welligkeit/Rauigkeit einen vordefinierten bzw. adaptiv anpassbaren Schwellwert überschreitet, so dass ein Feldaufbau in der nicht zum Antrieb genutzten, deaktivierten Elektromaschine erfolgen kann, um einen zu erwartenden, erforderlichen, aktiven Schwingungsdämpfungseingriff, mithin eine „Anti-Ruckel-Regelung“, schnell durchführen zu können.
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Besondere Vorteile sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch durch die Hinzunahme von Sensordaten einer Kamera gegeben. Derartige Sensordaten können, beispielsweise mittels eines Bildverarbeitungsalgorithmus, ausgewertet werden, um Hindernisse auf der Fahrbahn, Fahrbahnunebenheiten, einen Reibwertwechsel und/oder eine Fahrbahngüte zu ermitteln. Auch derartige Fahrbahnzustandsinformationen liefern deutliche Hinweise darauf, ob in der Zukunft mit größerer oder geringerer Wahrscheinlichkeit mit der Notwendigkeit aktiver Schwingungsdämpfungseingriffe zu rechnen ist. Insbesondere bei einer zusätzlichen Ermittlung zu einer Welligkeit und/oder Rauigkeit der Fahrbahn kann durch die Einbeziehung von Sensordaten einer Kamera die Leistungsfähigkeit der Vorausschau deutlich gesteigert werden. Dabei sei darauf hingewiesen, dass auch im Allgemeinen ein abgeschätzter Reibwert der Fahrbahn ein wichtiges Indiz für eine erforderliche Anti-Ruckel-Regelung, mithin die Notwendigkeit aktiver Schwingungsdämpfungseingriffe, ist. Die Abschätzung von Reibwerten einer aktuell befahrenen Fahrbahn ist aufgrund verschiedenster Eingangsdaten möglich, wie im Stand der Technik bereits grundsätzlich bekannt, insbesondere für eine Reibwertabschätzung für unterschiedliche Räder.
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Neben dem Fahrbahnzustand stellt der Fahrdynamikzustand des Kraftfahrzeugs eine nützliche Prädiktionsinformation dar, nachdem fahrdynamische Zustandsgrößen, beispielsweise ein Untersteuern/Übersteuern/Unterschlupf/ Überschlupf, darauf hindeuten, dass ein Eingriff eines Fahrdynamikregelsystems des Kraftfahrzeugs erfolgen kann. Ein solcher Fahrdynamikregeleingriff führt häufig auch zur Induzierung von Schwingungen, insbesondere durch Bremseingriffe, in einen für den Antrieb deaktivierten Elektromotor, so dass die Notwendigkeit von aktiven Schwingungsdämpfungseingriffen besteht und mithin mit hoher Wahrscheinlichkeit vorhergesagt werden kann.
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In vorteilhafter Weiterbildung kann wenigstens eines des wenigstens einen Notwendigkeitskriteriums adaptiv angepasst werden, insbesondere in Abhängigkeit von die tatsächliche Nutzung der aktiven Schwingungsdämpfung seitens des deaktivierten Elektromotors beschreibenden Daten. Wird beispielsweise von einem höheren Schwellwert für die Welligkeit und/oder Rauigkeit der Fahrbahn ausgegangen und festgestellt, dass dennoch auch unterhalb dieses Schwellwerts häufig aktive Schwingungsdämpfungseingriffe benötigt werden, für die dann der für den Antrieb deaktivierte Elektromotor erst zum Feldaufbau bestromt werden muss, kann eine entsprechende adaptive Anpassung dieses Schwellwerts erfolgen. Auch die Nutzung von Algorithmen der künstlichen Intelligenz zur adaptiven Anpassung von Parametern des wenigstens einen Notwendigkeitskriteriums ist denkbar.
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Die Prädiktionsinformation kann in einem zentralen Steuergerät des Kraftfahrzeugs für alle Elektromotoren und/oder in einzelnen Achsen zugeordneten Antriebssteuergeräten ermittelt werden. Es ist mithin sowohl möglich, die Notwendigkeit von aktiven Schwingungsdämpfungseingriffen in einen zentralen Steuergerät zu ermitteln und den elektrischen Antrieben bzw. den jeweiligen Antriebssteuergeräten, insbesondere als Ankoppelinformation, bereitzustellen. Eine Auswertung ist jedoch auch in den jeweiligen Antriebssteuergeräten, beispielsweise in der dem Elektromotor zugeordneten Leistungselektronik, denkbar, jedoch weniger vorteilhaft, da dann die Funktion mehrfach im Kraftfahrzeug umgesetzt werden müsste.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei für den Antrieb deaktiviertem, der Hinterachse zugeordnetem Elektromotor die Prädiktionsinformation wenigstens eine aus dem Betrieb des der Vorderachse zugeordneten Elektromotors ermittelte Betriebsinformation des der Vorderachse zugeordneten Elektromotors umfassend ermittelt wird. In dieser besonders vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, über den Betriebszustand an der vorderen Asynchronmaschine eine Vorausschau zu erhalten, die anzeigt, ob aktive Schwingungsdämpfungseingriffe aufgrund eines Hindernisses und/oder des Fahrbahnzustands auch an der hinteren Asynchronmaschine zu erwarten sind. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Hinterachse bzw. deren Räder zeitlich verzögert über die kritische Fahrbahnstelle fahren, so dass an der Hinterachse hinreichende Zeit bleibt, einen Feldaufbau des für den Antrieb nicht genutzten Elektromotors herbeizuführen. Es hat sich gezeigt, dass bei üblicherweise genutzten Geschwindigkeiten von Kraftfahrzeugen die zeitliche Differenz zwischen der Überfahrt der Vorderachse über eine kritische Fahrbahnstelle und der Überfahrt der Hinterachse über eine kritische Fahrbahnstelle kleiner ist als die Dauer für den Feldaufbau, was bis hin zu hohen Geschwindigkeiten gilt. Hierdurch ergibt sich ein massiver Funktionsvorteil, nachdem das Feld beim Überfahren mit der Hinterachse in dem dortigen Elektromotor zumindest in der hinreichenden Stärke aufgebaut ist. Nachdem auf tatsächliche Vorkommnisse an der Vorderachse abgestellt wird, ist die Prädiktion zudem äußerst verlässlich.
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Dabei sei angemerkt, dass diese Ausgestaltung, in denen aus messbaren Effekten am antreibenden Elektromotor der Vorderachse auf anstehende aktive Schwingungsdämpfungseingriffe am nicht zum Antrieb genutzten, deaktivierten Elektromotor der Hinterachse geschlossen wird, auch unabhängig von den Ausführungen zur allgemeinen Prädiktion des Fahrbahnzustands und/oder der Fahrdynamik eingesetzt werden können, was besonders vorteilhaft in Kraftfahrzeugen ist, bei denen der der Vorderachse zugeordnete Elektromotor stärker ausgelegt ist und/oder deutlich häufiger wirkungsgradeffizienter genutzt werden kann, mithin faktisch nur der Elektromotor der Hinterachse für den Antrieb deaktiviert wird. Dabei sei zudem angemerkt, dass sich die Ausführungen dieses Ausführungsbeispiels selbstverständlich auf eine Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs beziehen.
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In einer konkreten Ausgestaltung dieses Ausführungsbeispiels kann vorgesehen sein, dass die Betriebsinformation eine durch den der Vorderachse zugeordneten Elektromotor durchgeführte aktive Schwingungsdämpfung beschreibt und/oder Drehzahlen und/oder Drehzahlschwankungen des der Vorderachse zugeordneten Elektromotors und/oder der Räder der Vorderachse und/oder das Verhältnis von Drehzahlen des der Vorderachse zugeordneten Elektromotors zu wenigstens einer Drehzahl eines Rades der Vorderachse umfasst und/oder beschreibt. Die Vornahme von aktiven Schwingungsdämpfungseingriffen an der Vorderachse deutet darauf hin, dass diese auch an der Hinterachse erforderlich werden können, so dass hierin ein starker Hinweise gesehen werden kann, dass voraussichtlich auch aktive Schwingungsdämpfungseingriffe an der Hinterachse zu erwarten sind. Weitere Indizien für eine voraussichtlich an der Hinterachse erforderliche aktive Schwingungsdämpfung sind durch die Drehzahlen an der Vorderachse bzw. deren Schwankungen gegeben. Diesbezüglich kann eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vorsehen, dass die Betriebsinformation durch einen Mustererkennungsalgorithmus, insbesondere der künstlichen Intelligenz, zur Detektion von Mustern im Verlauf von Betriebsparametern des der Vorderachse zugeordneten Elektromotors, die eine eingebrachte Schwingung beschreiben, ermittelt wird. Beispielsweise können die entsprechenden Betriebsparameter im Zusammenhang mit an der Hinterachse auftretenden aktiven Schwingungsdämpfungseingriffen als „ground truth“ herangezogen werden, um einen Mustererkennungsalgorithmus der künstlichen Intelligenz zu trainieren und somit besonders verlässliche Voraussagen über notwendige aktive Schwingungsdämpfungseingriffe an der Hinterachse zu erreichen.
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Die Betriebsinformation bzw. zu ihrer Ermittlung verwendete Eingangsdaten können über einen Datenbus des Kraftfahrzeugs übermittelt werden. Denkbar ist es jedoch auch, dass beispielsweise eine Information über die Raddrehzahlen durch eine Analogverdrahtung von die Raddrehzahlen messenden Sensoren der Vorderachse an den elektrischen Antrieb der Hinterachse, insbesondere ein entsprechendes Antriebssteuergerät, übermittelt wird. Hierdurch können sich weitere Geschwindigkeitsvorteile ergeben.
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Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens zwei als Asynchronmaschine ausgebildete Elektromotoren und zwei Achsen, wobei einer der Elektromotoren zum Antrieb der Hinterachse und einer der Elektromotoren zum Antrieb der Vorderachse und alle Elektromotoren zu einer mittels einer Steueranordnung realisierten aktiven Schwingungsdämpfung ausgebildet sind und wobei in wenigstens einem Teilantriebszustand des Kraftfahrzeugs nur der Elektromotor einer der Achsen zum Antrieb des Kraftfahrzeug betrieben wird und der andere deaktiviert wird, welches Kraftfahrzeug sich dadurch auszeichnet, dass das Kraftfahrzeug ferner eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung aufweist. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, so dass auch mit diesem die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.
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Dabei sei an dieser Stelle noch allgemein angemerkt, dass die als Elektromotoren verwendeten Asynchronmaschinen mit permanenter Magnetisierung arbeiten können, nachdem das elektrische Drehfeld, welches den in seiner Aufbaugeschwindigkeit relevanten Anteil auch bei sonstiger Erzeugung der Magnetisierung stellt, beispielsweisen nur so stark aufgebaut wird, dass noch kein Antriebsmoment des nicht zum Antrieb beitragenden Elektromotors besteht; dieser kann jedoch durchaus der Bewegung der entsprechenden Achse folgend mitlaufen. Bei notwendigen aktiven Schwingungsdämpfungseingriffen wird das bereits aufgebaute Drehfeld dann derart, beispielsweise durch Ansteuerung mittels des die aktive Schwingungsdämpfung realisierenden Antriebssteuergeräts bzw. einer in einer dem Elektromotor zugeordneten Leistungselektronik vorgesehenen Regelfunktion der Schwingungsdämpfungsfunktion, angepasst, dass ein Schwingungsdämpfungsmoment entsteht und dem Aufbau von Schwingungen entgegenwirkt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
- 2 einen Ablaufplan eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- 3 einen Ablaufplan eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1, das als ein Elektro-Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug 1 weist vorliegend zwei elektrische Antriebe 2, 3 mit jeweils wenigstens einem als Asynchronmaschine ausgebildeten Elektromotor 4, 5 auf, wobei der Antrieb 2 einer Vorderachse 6 mit entsprechenden Rädern 7 und der Antrieb 3 einer Hinterachse 8 mit entsprechenden Rädern 9, diese entsprechenden Achsen 6, 8 antreibend, zugeordnet ist. Jeder der Antriebe 3 weist zudem ein entsprechendes Antriebssteuergerät 10, 11 auf, welches vorliegend auch als Teil einer Steueranordnung zur Umsetzung einer jeweiligen aktiven Schwingungsdämpfungsfunktion wirkt. Dabei kann einer hier nicht näher gezeigten Leistungselektronik des jeweiligen Elektromotors 4, 5 beispielsweise eine Regelfunktionskomponente zugeordnet sein.
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Die allgemeine Betriebsstrategie für die Antriebe 2, 3 wird in einem zentralen Steuergerät 12 ermittelt. Dabei kann es, insbesondere hinsichtlich der Hinterachse 8, auch zu Betriebszuständen der Antriebe 2, 3 kommen, in denen aufgrund eines zu schlechten Wirkungsgrades eines der Elektromotoren 4, 5, hier vorwiegend des Elektromotors 5 der Hinterachse 8, zu einer Nutzung nur eines der Elektromotoren 4, 5 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 1 kommt. Ein solcher Betriebszustand der Antriebe 2, 3 (die insgesamt als Antriebseinrichtung bezeichnet werden können) kann als Teilantriebszustand des Kraftfahrzeugs 1 bezeichnet werden.
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Dabei ist es zum einen wünschenswert, zum Sparen von Energie des wenigstens einen der Antriebseinrichtung zugeordneten, der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigten Energiespeichers den für den Antrieb deaktivierten Elektromotor 4, 5 gänzlich stromfrei zu schalten, mithin auch das Drehfeld herunter zu fahren, zum anderen kann es jedoch auch bei dem deaktivierten Elektromotor 4, 5 dazu kommen, dass durch das Trägheitsmoment der entsprechenden Asynchronmaschine in Verbindung mit äußeren Anregungen aufgrund der Fahrdynamik und/oder der Fahrbahnbeschaffenheit Schwingungen des gesamten jeweiligen Antriebs 2, 3 auftreten, die durch die aktive Schwingungsdämpfungsfunktion (Anti-Ruckel-Funktion) bedämpft werden sollen. Um hier schnell reagieren zu können, wäre eine dauerhafte Bestromung des entsprechenden, für den Antrieb deaktivierten Elektromotors 4, 5 und somit ein bereits vorhandenes elektrisches Drehfeld wünschenswert. Um dennoch eine möglichst weitgehende Energieeinsparung bei Deaktivierung eines Elektromotors 4, 5 für den Antrieb des Kraftfahrzeugs 1 zu erreichen, ist eine durch die Steuergeräte 10 bis 12 gebildete Steuereinrichtung 13 des Kraftfahrzeugs 1 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, bei dem für den für den Antrieb deaktivierten Elektromotor 4, 5 prädiziert wird, ob notwendige aktive Schwingungsdämpfungseingriffe eher wahrscheinlich oder eher unwahrscheinlich sind. Dies wird durch eine Prädiktionsinformation beschrieben, welche mittels wenigstens eines Notwendigkeitskriteriums ausgewertet wird. Außerhalb von aktiven Schwingungsdämpfungseingriffen bleibt das Drehfeld des entsprechenden deaktivierten Elektromotors 4, 5 nur dann aufgebaut bzw. aufgebaut gehalten, wenn das Notwendigkeitskriterium erfüllt ist, mithin mit notwendigen aktiven Schwingungsdämpfungseingriffen aufgrund der Prädiktionsinformation zu rechnen ist. Ansonsten ist der für den Antrieb deaktivierte Elektromotor 4, 5 energiesparend stromfrei geschaltet und es liegt kein aufgebautes, aktives Drehfeld vor. Dabei sei an dieser Stelle nochmals allgemein angemerkt, dass „zum Antrieb deaktiviert“ bezüglich eines Elektromotors 4, 5 derart zu verstehen ist, dass der entsprechende Elektromotor 4, 5 kein Antriebsmoment für das Kraftfahrzeug 1 liefern soll, mithin nicht zur Lieferung von Antriebsmomenten angesteuert wird. Wohl aber ist es denkbar, im Rahmen der aktiven Schwingungsdämpfungsfunktion Schwingungsdämpfungsmomente anzufordern.
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Um die Prädiktionsinformation im Allgemeinen zu ermitteln, was vorliegend durch das zentrale Steuergerät 12 geschieht, werden verschiedene Eingangsdaten genutzt, die teilweise als Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs 1 von anderen Fahrzeugsystemen bereitgestellt werden können, zum anderen aber auch Sensordaten verschiedener Sensoren 14 des Kraftfahrzeugs 1 umfassen können. Einige beispielhafte, nutzbare Sensoren 14 sind in 1 ebenso gezeigt. Dabei können an den Rädern 7, 9 gezeigte Sensoren 14 beispielsweise Drehzahlsensoren und/oder Kraftsensoren und/oder Wegsensoren, aber auch Beschleunigungssensoren, umfassen, die beispielsweise einen Einfederweg, eine Aufbaubeschleunigung, eine Radträgerbeschleunigung und/oder eine Raddrehzahlveränderung messen können. Elektromotoren 4, 5 zugeordnete Sensoren 14 können beispielsweise die Antriebsdrehzahl des Elektromotors 4, 5, falls nicht ohnehin anderweitig bestimmbar, ermitteln. Als weitere Sensoren sind noch eine Inertialplattform 15 mit entsprechenden Beschleunigungssensoren 16 sowie eine auf das Vorfeld des Kraftfahrzeugs 1 gerichtete Kamera 17 dargestellt. Die Kamera 17 liefert insbesondere nützliche Eingangsdaten hinsichtlich des Zustands der vorausliegenden Fahrbahn und/oder möglicher anstehender Fahrmanöver, beispielsweise um einem Hindernis auszuweichen.
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Zwei konkrete Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sollen nun im Hinblick auf die 2 und 3 näher erläutert werden. Beide Ausführungsbeispiele können im Übrigen auch kombiniert eingesetzt werden.
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Gemäß 2 wird zunächst in einem Schritt S1 die Prädiktionsinformation ermittelt. Dabei werden als Eingangsdaten 18 vorliegend Sensordaten 19 von Sensoren 14 und Betriebsdaten 20, beispielsweise aus Sensordaten 19 und/oder Steuersignalen im Kraftfahrzeug 1 abgeleitet, verwendet, um als Prädiktionsinformation 21 eine Fahrbahnzustandsinformation 22 und eine Fahrdynamikzustandsinformation 23 zu ermitteln. Der Fahrbahnzustand kann beispielsweise auf Basis der Daten von Beschleunigungssensoren 16, Kraftsensoren, Wegsensoren und Drehzahlsensoren sowie der Kamera 17 abgeschätzt werden, wobei beispielsweise eine Welligkeit und Rauigkeit der Fahrbahn des vorausliegenden Streckenabschnitts anhand von Einfederwegen, Aufbaubeschleunigungen, Radträgerbeschleunigungen, Raddrehzahlveränderungen und/oder Antriebsmaschinendrehzahlveränderungen ermittelt werden kann. Sensordaten 19 der Kamera 17 können zudem Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, Reibwertewechsel und/oder eine allgemeine Fahrbahngüte beschreiben, um die Leistungsfähigkeit der Prädiktion zu erhöhen. Auch aktuelle, abgeschätzte Reibwerte können auf grundsätzlich bekannte Arten aus den Sensordaten 19 und gegebenenfalls Betriebsdaten 20 abgeschätzt werden, um die Abschätzung des Fahrbahnzustands und somit die Ermittlung der Fahrbahnzustandsinformation 22 zu verbessern. Zur Ermittlung der Fahrdynamikzustandsinformation werden insbesondere fahrdynamische Zustandsgrößen, die beispielsweise ein Untersteuern, ein Übersteuern, einen Unterschlupf oder einen Überschlupf beschreiben können, herangezogen, insbesondere entsprechende Betriebsparameter 20. Auch das Vorliegen von zu umfahrenden Hindernissen auf der Fahrbahn, feststellbar mit der Kamera 17, kann hierbei berücksichtigt werden. Dabei wird insbesondere prädiziert, ob ein Eingriff eines Fahrdynamikregelsystems 24 des Kraftfahrzeugs 1, vgl. 1, bevorsteht, insbesondere ein Bremseingriff. Ein solcher Eingriff des Fahrdynamikregelsystems 24 kann ebenso aktive Schwingungsdämpfungseingriffe zur Folge haben, um durch ihn induzierte Schwingungen zu bedämpfen.
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In einem Schritt S2 wird dann das wenigstens eine Notwendigkeitskriterium ausgewertet. Ist es erfüllt, wird gemäß dem Schritt S3 ein Bereitschaftsbetriebsmodus des deaktivierten Elektromotors 4, 5, in dem das Drehfeld bereits aufgebaut ist, herbeigeführt, oder, falls der Bereitschaftsbetriebsmodus bereits besteht, dieser aufrechterhalten, so dass schnelle, den Komfort und die Fahrsicherheit erhöhende aktive Schwingungsdämpfungseingriffe möglich sind. Ist das wenigstens eine Notwendigkeitskriterium im Schritt S2 nicht erfüllt, wird in einem Schritt S4, falls nicht bereits vorliegend, der für den Antrieb deaktivierte Elektromotor 4, 5 feldfrei geschaltet, insbesondere durch Beendigung einer Bestromung. So kann Energie eingespart werden, wenn keine aktiven Schwingungsdämpfungseingriffe zu erwarten stehen.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, in welchem der vordere Elektromotor 4 der Vorderachse 6 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 1, also zum Stellen des Antriebsmoments, genutzt wird, während der Elektromotor 5 der Hinterachse 8 für den Antrieb deaktiviert ist. Dann kann aus Betriebsgrößen des Elektromotors 4 auf die Wahrscheinlichkeit notwendiger aktiver Schwingungsdämpfungseingriffe am Elektromotor 5 geschlossen werden, nachdem dieser bei Vorwärtsfahrt entsprechende kritische Fahrbahnstellen später überfährt. Dabei sei angemerkt, dass es vorteilhaft ist, diverse Betriebsparameter der Vorderachse 6 dem Antriebssteuergerät 11 direkt bereitzustellen, ohne Nutzung eines langsameren Fahrzeugbusses.
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In 3 werden als Eingangsdaten 18 mithin Betriebsparameter 25 des der Vorderachse 6 zugeordneten Elektromotors 4 verwendet, welche vorliegend durch den der Vorderachse 6 zugeordneten Elektromotor 4 durchgeführte aktive Schwingungsdämpfungseingriffe, Drehzahlen/Drehzahlschwankungen des Elektromotors 4 und der Räder 7 bzw. das Verhältnis von Drehzahlen des Elektromotors 4 zu wenigstens einer Drehzahl eines Rades 7, beschreiben. Während an der Vorderachse 6 durchgeführte aktive Schwingungsdämpfungseingriffe unmittelbar als Indiz für auch an der Hinterachse 8 notwendige Schwingungsdämpfungseingriffe herangezogen werden können, kann bei der Ermittlung der Prädiktionsinformation 21 im Schritt S1', die dann eine Betriebsinformation 26 darstellt, auch Mustererkennungsalgorithmen eingesetzt werden, beispielsweise solche der künstlichen Intelligenz, um Muster zu detektieren, die im Verlauf der Betriebsparameter 25 an der Vorderachse 6 auftreten und eingebrachte Schwingungen in den Elektromotor 4 bzw. äußerst wahrscheinlich eingebrachte Schwingungen für den Elektromotor 5 beschreiben.
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Die Prädiktionsinformation 21, hier die Betriebsinformation 26, wird in einem Schritt S2' wiederum durch wenigstens ein entsprechendes Notwendigkeitskriterium ausgewertet, wobei sich 2 entsprechende Schritte S3 und S4 je nach Erfüllung oder Nichterfüllung des Notwendigkeitskriteriums anschließen.
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Es sei abschließend noch angemerkt, dass sich die Schritte S1 bis S4 bzw. S1' bis S4 selbstverständlich zyklisch/ständig wiederholen, um immer aktuelle Prädiktionsinformationen 21 vorliegen zu haben und entsprechend den deaktivierten Elektromotor 4, 5 in einen Bereitschaftsbetriebsmodus mit aufgebautem Drehfeld versetzen zu können.
