DE102022123477A1 - Method for controlling an electric drive of a vehicle, in particular a commercial vehicle, computer program and/or computer-readable medium, control device and vehicle, in particular a commercial vehicle - Google Patents

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Abstract

Verfahren (100) zum Regeln eines ein Antriebssteuergerät (22) und einen Inverter (23) umfassenden und zur Nutzbremsung (NB) eingerichteten elektrischen Antriebs (21) eines Fahrzeugs (200a), insbesondere Nutzfahrzeugs (200b), mit einer ein Reibbremssteuergerät (20) umfassenden Reibbremsvorrichtung (19), wobei das Verfahren (100) aufweist: Bestimmen (110) einer Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (210) durch das Reibbremssteuergerät (20) unter Berücksichtigung einer Mehrzahl von erfassten Raddrehzahlen (211); Bestimmen (120) einer Soll-Regelgröße (220) durch das Reibbremssteuergerät (20) unter Berücksichtigung der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (210); Übermitteln (130) der Soll-Regelgröße (220) an das Antriebssteuergerät (22); Ermitteln (140) einer Ist-Regelgröße (225) durch den Inverter (23); Übermitteln (150) der Soll-Regelgröße (220) an den Inverter (23); Bestimmen (160) einer Regeldifferenz (230) anhand der Soll-Regelgröße (220) und der Ist-Regelgröße (225) durch den Inverter (23); und Regeln (170) des Inverters (23) in Abhängigkeit von der Regeldifferenz (230).Method (100) for controlling an electric drive (21) of a vehicle (200a), in particular a commercial vehicle (200b), comprising a drive control device (22) and an inverter (23) and set up for regenerative braking (NB), with a friction brake control device (20) comprising friction brake device (19), the method (100) comprising: determining (110) a vehicle reference speed (210) by the friction brake control device (20) taking into account a plurality of detected wheel speeds (211); Determining (120) a target controlled variable (220) by the friction brake control unit (20), taking into account the vehicle reference speed (210); Transmitting (130) the target controlled variable (220) to the drive control unit (22); Determining (140) an actual controlled variable (225) by the inverter (23); Transmitting (150) the target controlled variable (220) to the inverter (23); Determining (160) a control difference (230) based on the target controlled variable (220) and the actual controlled variable (225) by the inverter (23); and rules (170) of the inverter (23) depending on the control difference (230).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines ein Antriebssteuergerät und einen Inverter umfassenden und zur Nutzbremsung eingerichteten elektrischen Antriebs eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, mit einer ein Reibbremssteuergerät umfassenden Reibbremsvorrichtung. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, ein Steuergerät für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, und ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug.The invention relates to a method for controlling an electric drive of a vehicle, in particular a commercial vehicle, comprising a drive control device and an inverter and set up for regenerative braking, with a friction brake device comprising a friction brake control device. The invention also relates to a computer program and/or computer-readable medium, a control device for a vehicle, in particular a commercial vehicle, and a vehicle, in particular a commercial vehicle.

Die Erfindung betrifft insbesondere den Bereich der Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, einschließlich Anhänger, mit einem elektronisch geregelten Bremssystem (electronic brake system, EBS, beziehungsweise trailer electronic brake system, TEBS) und mindestens einer durch einen elektrischen Antrieb (eDrive) über einen Zentralantrieb und/oder einen radindividuellen Antrieb elektrisch antreibbaren Achse, wobei der elektrische Antrieb zur Nutzbremsung eingerichtet ist. Mit anderen Worten kann der elektrische Antrieb als verschleißfreie Dauerbremse betrieben werden und ermöglicht darüber bei einer Verzögerung eine Rückgewinnung von Bremsenergie in Form von elektrischer Energie (Rekuperation).The invention relates in particular to the field of vehicles, in particular commercial vehicles, including trailers, with an electronically controlled braking system (electronic brake system, EBS, or trailer electronic brake system, TEBS) and at least one powered by an electric drive (eDrive) via a central drive and/ or a wheel-specific drive that can be driven electrically, the electric drive being set up for regenerative braking. In other words, the electric drive can be operated as a wear-free continuous brake and enables braking energy to be recovered in the form of electrical energy (recuperation) during deceleration.

Eine Regelung der Reibbremsvorrichtung sowie des elektrischen Antriebs kann zu einer Verbesserung von Fahreigenschaften und insbesondere zu einer verbesserten Stabilität des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeug, beitragen. Zum Erzielen der Stabilität müssen in bestimmten Situationen ein an den antreibbaren Achsen wirkendes Drehmoment und ein Schlupf begrenzt werden, wobei der Schlupf ein Antriebs- und/oder Bremsschlupf sein kann. Hierzu ist eine Abstimmung zwischen dem elektrischen Antrieb und der Reibbremsvorrichtung nötig, wobei die Reibbremsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik die Fahrstabilität überwacht und regelt, beispielsweise durch ein Anti-Blockier-System (ABS) und eine elektronische Stabilitätskontrolle (electronic stability control, ESC), einschließlich eines aktiven Überrollschutzes (active roll over protection, ARP) und einer Gierraten-Regelung.A regulation of the friction brake device and the electric drive can contribute to an improvement in driving characteristics and in particular to an improved stability of the vehicle, in particular a commercial vehicle. In order to achieve stability, in certain situations a torque acting on the drivable axles and a slip must be limited, whereby the slip can be a drive and/or braking slip. For this purpose, coordination between the electric drive and the friction brake device is necessary, with the friction brake device according to the prior art monitoring and regulating driving stability, for example through an anti-lock braking system (ABS) and an electronic stability control (ESC), including active roll over protection (ARP) and yaw rate control.

In stabilitäts- und schlupfkritischen Verzögerungssituationen wird gemäß dem Stand der Technik der elektrische Antrieb von dem Reibbremssteuergerät deaktiviert und es werden alleinig Reibbremsen beziehungsweise die Reibbremsvorrichtung zur Regelung genutzt. Dies ist darin begründet, das klassische Dauerbremsen (sog. Retarder) aufgrund ihrer Dynamik nicht präzise und dynamisch genug regelbar sind. Der elektrische Antrieb weist jedoch die erforderliche Dynamik und Präzision auf, sodass derzeit Potential hinsichtlich einer Rekuperation als auch insbesondere hinsichtlich einer Verbesserung der Bremsperformance und Stabilität nicht ausgeschöpft wird.In stability and slip-critical deceleration situations, according to the prior art, the electric drive is deactivated by the friction brake control unit and only friction brakes or the friction brake device are used for control. This is due to the fact that classic continuous braking (so-called retarders) cannot be controlled precisely and dynamically enough due to their dynamics. However, the electric drive has the necessary dynamics and precision, so that the potential in terms of recuperation and, in particular, an improvement in braking performance and stability is currently not being exploited.

Wird der elektrische Antrieb für bestimmte Antriebs- wie Bremsfälle schlupfgeregelt betrieben, so ist eine enge Abstimmung mit der Reibbremsvorrichtung und dessen Stabilitätsregelung notwendig. Dabei ist sicherzustellen, dass die realisierten Schlupfwerte und Drehmomente zum einen hoch genug sind, um eine Rekuperation, eine Verzögerung beim Bremsen und/oder einen Vortrieb beim Antreiben je in einem wünschenswerten Maß zu erzielen. Gleichzeitig ist sicherzustellen, dass die realisierten Schlupfwerte und Drehmomente unterhalb eines stabilitätskritischen Maximalwerts liegen, um eine ausreichende Seitenführung zu gewährleisten.If the electric drive is operated with slip control for certain drive and braking cases, close coordination with the friction brake device and its stability control is necessary. It must be ensured that the realized slip values and torques are high enough to achieve recuperation, deceleration when braking and/or propulsion when driving to a desirable extent. At the same time, it must be ensured that the realized slip values and torques are below a stability-critical maximum value in order to ensure sufficient lateral guidance.

Das gesamte Schlupfverhalten ist dabei stark von einem Untergrund beziehungsweise eines Reibwertes zwischen Untergrund und Rad, einschließlich einer entsprechenden dynamischen Änderung des Untergrunds bzw. des Reibwerts, sowie der Beladungs- bzw. statischen und dynamischen Achslastverteilung abhängig. Es ist weiterhin sicherzustellen, dass vom elektrischen Antrieb bereitgestellte Drehmomente nicht zu einer Verletzung und/oder Überschreitung einer Eingriffsbedingung eines Stabilitätsregelsystems des Bremssystems führen. Dies betrifft zum einen die absolute Höhe der Drehmomente und Schlupfwerte als auch die zeitliche Änderung der Radbeschleunigung, da hohe Momentgradienten zu hohen Radverzögerungen führen und darüber eine ABS-Regelung triggern können. The entire slip behavior is strongly dependent on a surface or a coefficient of friction between the surface and the wheel, including a corresponding dynamic change in the surface or the coefficient of friction, as well as the load or static and dynamic axle load distribution. It must also be ensured that torques provided by the electric drive do not lead to a violation and/or exceeding of an intervention condition of a stability control system of the brake system. On the one hand, this affects the absolute level of torque and slip values as well as the change in wheel acceleration over time, since high torque gradients lead to high wheel decelerations and can trigger ABS control.

Eine Schlupfregelung mittels der Reibbremsvorrichtung, auch Betriebsbremse genannt, oder mittels einem oder mehrerer elektrischer Antriebe ist aus dem Stand der Technik bekannt.Slip control by means of the friction brake device, also called the service brake, or by means of one or more electric drives is known from the prior art.

WO 2013/045584 A1 offenbart ein schlupfgeregeltes Bremssystem für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, das Reibungsbremsen an den Rädern mindestens einer Achse, welche von einer Reibungsbremsensteuereinrichtung angesteuert werden, mindestens eine elektrische Maschine, die mit mindestens einem Rad verbunden ist und von einer Elektroantriebssteuereinrichtung angesteuert wird, Mittel zur Erfassung einer Verzögerungsanforderung, insbesondere ein Bremspedal mit Pedalwinkelsensor, eine Radschlupfregeleinrichtung und eine Momentenverteileinrichtung umfasst. Dabei ist das oder die Mittel zur Erfassung einer Verzögerungsanforderung mit der Radschlupfregeleinrichtung verbunden, welche nach Maßgabe der Verzögerungsanforderung Sollbremsmomente für jedes Rad vorgibt, wobei die Radschlupfregeleinrichtung mit einer Momentenverteileinrichtung verbunden ist, welche mit der Reibungsbremsensteuereinrichtung und der Elektroantriebssteuereinrichtung verbunden ist und nach Maßgabe der Sollbremsmomente Reibungsbremsanforderungen an die Reibungsbremsensteuereinrichtung und Generatorbremsanforderungen an die Elektroantriebssteuereinrichtung vorgibt. Weitere die Fahrdynamik betreffende Informationen wird von einem Zustandsbeobachter an Radschlupfregeleinrichtung übermittelt. WO 2013/045584 A1 discloses a slip-controlled braking system for an electrically driven motor vehicle, the friction brakes on the wheels of at least one axle, which are controlled by a friction brake control device, at least one electric machine which is connected to at least one wheel and is controlled by an electric drive control device, means for detecting a deceleration request , in particular a brake pedal with a pedal angle sensor, a wheel slip control device and a torque distribution device. The means or means for detecting a deceleration request is connected to the wheel slip control device, which specifies target braking torques for each wheel in accordance with the deceleration request, the wheel slip control device being connected to a torque distribution device, which is connected to the friction brake control device and the electric drive control device and specifies friction braking requirements for the friction brake control device and generator braking requirements for the electric drive control device in accordance with the target braking torques. Further information relating to driving dynamics is transmitted to the wheel slip control device by a condition observer.

WO 2021/144065 A1 offenbart eine Fahrzeugbewegungsverwaltung basierend auf einer Drehmomentanforderung mit einer Geschwindigkeitsbegrenzung. Dabei soll die Fahrzeugsteuerung unter Berücksichtigung von Schlupf oder Raddrehzahlen angefordert werden und nicht basierend auf einer Drehmomentanforderung. WO 2021/144065 A1 discloses vehicle motion management based on a torque request with a speed limit. The vehicle control should be requested taking slip or wheel speeds into account and not based on a torque request.

Ein Vorteil einer Regelung über die Reibbremsvorrichtung ist, dass die Reibbremsvorrichtung über wesentliche für die Fahrstabilität relevante Informationen verfügt und in abgestimmter Weise Bremseingriffe durchführen kann (beispielsweise bei einer Antischlupfregelung, ASR) auf einer Fahrbahn mit unterschiedlichen Reibwerten pro Rad (MU-Split-Bedingung beziehungsweise MU-Split-Szenario): Festhalten des durchdrehenden Rads bei niedrigeren Reibwert mittels Bremseingriff. An advantage of control via the friction brake device is that the friction brake device has essential information relevant to driving stability and can carry out braking interventions in a coordinated manner (for example with anti-slip control, ASR) on a road with different friction values per wheel (MU split condition or MU split scenario): Holding the spinning wheel at a lower coefficient of friction by means of braking intervention.

Demgegenüber bietet insbesondere bei radindividuellen Antrieben die Regelung über den elektrischen Antrieb den Vorteil, dass dieser intern eine schnelle und genaue Drehzahl- und/oder Drehmomentregelung durchführen kann. Sollte die Regelung über das Bremssystem und damit auf einem separaten Steuergerät erfolgen, so beinhaltet dies immer einen zusätzlichen Kommunikationspfad, in der Regel einen Fahrzeugbus, beispielsweise einen CAN-BUS, mit entsprechenden Totzeiten und Verzögerung.In contrast, particularly with wheel-specific drives, control via the electric drive offers the advantage that it can carry out fast and precise speed and/or torque control internally. If the control takes place via the brake system and thus on a separate control unit, this always includes an additional communication path, usually a vehicle bus, for example a CAN BUS, with corresponding dead times and delays.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Stand der Technik zu bereichern und ein verbessertes Verfahren zum Regeln eines elektrischen Antriebs bereitzustellen. Eine Ausgestaltung der Erfindung kann die Aufgabe lösen, ein effektives Regelverfahren für einen elektrischen Antrieb anzugeben, bei dem eine möglichst dynamische Regelschleife zum Regeln des elektrischen Antriebs verwendet werden kann.It is the object of the invention to enrich the prior art and to provide an improved method for controlling an electric drive. An embodiment of the invention can solve the problem of specifying an effective control method for an electric drive, in which the most dynamic control loop possible can be used to control the electric drive.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie den Gegenständen nach den weiteren unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung an.The task is solved by a method according to claim 1 and the subjects according to the further independent claims. The subclaims indicate preferred developments of the invention.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Regeln eines ein Antriebssteuergerät und einen Inverter umfassenden und zur Nutzbremsung eingerichteten elektrischen Antriebs eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, mit einer ein Reibbremssteuergerät umfassenden Reibbremsvorrichtung bereitgestellt. Dabei weist das Verfahren auf: Bestimmen einer Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit durch das Reibbremssteuergerät unter Berücksichtigung einer Mehrzahl von erfassten Raddrehzahlen; Bestimmen einer Soll-Regelgröße durch das Reibbremssteuergerät unter Berücksichtigung der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit; Übermitteln der Soll-Regelgröße an das Antriebssteuergerät; Ermitteln einer Ist-Regelgröße durch den Inverter; Übermitteln der Soll-Regelgröße an den Inverter; Bestimmen einer Regeldifferenz anhand der Soll-Regelgröße und der Ist-Regelgröße durch den Inverter; und Regeln des Inverters in Abhängigkeit von der Regeldifferenz.According to the invention, a method for controlling an electric drive of a vehicle, in particular a commercial vehicle, comprising a drive control device and an inverter and set up for regenerative braking is provided with a friction brake device comprising a friction brake control device. The method has: determining a vehicle reference speed by the friction brake control unit, taking into account a plurality of detected wheel speeds; Determining a target controlled variable by the friction brake control unit, taking into account the vehicle reference speed; Transmitting the target controlled variable to the drive control unit; Determining an actual controlled variable by the inverter; Transmitting the target controlled variable to the inverter; Determining a control difference based on the target controlled variable and the actual controlled variable by the inverter; and regulating the inverter depending on the control difference.

Das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, wird im Folgenden als Fahrzeug bezeichnet. Das Fahrzeug umfasst Räder, die durch eine Nutzbremsung mit einem Generatorbremsmoment durch den elektrischen Antrieb bremsbar sind. Die Räder sind alternativ oder zusätzlich durch die Reibbremsvorrichtung mit einem Reibbremsmoment bremsbar. Ein Fahrer und/oder eine automatisierte Fahrfunktion kann dabei eine Bremsanforderung bereitstellen beziehungsweise auslösen, die eine Bremsung des Fahrzeugs, einer Achse des Fahrzeugs und/oder eines der Räder durch den elektrischen Antrieb und/oder die Reibbremsvorrichtung bedingt. Gemäß der Bremsanforderung kann das Generatorbremsmoment, das Reibbremsmoment oder ein Gesamtbremsmoment als Summe des Generatorbremsmoments und des Reibbremsmoments zum Bremsen angefordert werden. Der elektrische Antrieb kann bei einem radindividuellen Antrieb eines der Räder und/oder bei einem Zentralantrieb mehrere Räder einer Achse des Fahrzeugs mit einem Antriebsmoment beaufschlagen. Das Antriebsmoment kann durch eine Antriebsanforderung eines Fahrers und/oder einer automatisierten Fahrfunktion angefordert werden. Das Beaufschlagen der Räder durch den elektrischen Antrieb mit einem Moment, also dem Generatorbremsmoment und/oder dem Antriebsmoment, unterliegt der Regelung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.The vehicle, in particular a commercial vehicle, is referred to below as a vehicle. The vehicle includes wheels that can be braked by the electric drive using regenerative braking with a generator braking torque. The wheels can alternatively or additionally be braked with a friction brake torque by the friction brake device. A driver and/or an automated driving function can provide or trigger a braking request, which causes braking of the vehicle, an axle of the vehicle and/or one of the wheels by the electric drive and/or the friction brake device. According to the braking request, the generator braking torque, the friction braking torque or a total braking torque as the sum of the generator braking torque and the friction braking torque can be requested for braking. The electric drive can apply a drive torque to one of the wheels in the case of a wheel-specific drive and/or in the case of a central drive to several wheels of an axle of the vehicle. The drive torque can be requested by a drive request from a driver and/or an automated driving function. The application of a torque to the wheels by the electric drive, i.e. the generator braking torque and/or the drive torque, is subject to regulation according to the method according to the invention.

Gemäß dem Verfahren liest das Reibbremssteuergerät die Radrehzahlen und bestimmt daraus die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit wie aus dem Stand der Technik bekannt. Das Reibbremssteuergerät bestimmt situationsabhängig daraus die Soll-Regelgröße, also beispielsweise einen erlaubten Schlupfwert und/oder eine maximal und/oder minimal zulässige Raddrehzahl. Die Soll-Regelgröße wird derart bestimmt, dass die Fahrstabilität gewährleistet und beispielsweise ein Blockieren eines der Räder reduziert und/oder vermieden wird.According to the method, the friction brake control device reads the wheel speeds and uses them to determine the vehicle reference speed, as is known from the prior art. Depending on the situation, the friction brake control unit determines the target controlled variable, for example a permitted slip value and/or a maximum and/or minimum permitted wheel speed. The target controlled variable is determined in such a way that driving stability is guaranteed and, for example, blocking of one of the wheels is reduced and/or avoided.

Damit die Regelung des elektrischen Antriebs unter Ausnutzung der hohen Dynamik und Regelgüte des elektrischen Antriebs erfolgen kann, übermittelt das Reibbremssteuergerät die Soll-Regelgröße an das Antriebssteuergerät.So that the control of the electric drive takes advantage of the high dynamics and The control quality of the electric drive can take place, the friction brake control unit transmits the target controlled variable to the drive control unit.

Die Ist-Regelgröße, also die Größe, die zu regeln und auf die Soll-Regelgröße einzustellen ist, wird von dem Antriebssteuergerät an den Inverter übermittelt.The actual controlled variable, i.e. the variable that is to be regulated and adjusted to the target controlled variable, is transmitted from the drive control unit to the inverter.

Der Inverter beaufschlagt das Rad und/oder die Räder mit dem Moment, um die Soll-Regelgröße einzuregeln. Dabei wurde erkannt, dass die Regelung des Inverters einer besonders vorteilhaften Dynamik unterliegt. Der Inverter kann dabei drehmomentbasiert oder drehzahlbasiert geregelt werden, um die Regeldifferenz auszuregeln beziehungsweise die Soll-Regelgröße einzuregeln. Dafür bestimmt der elektrische Antrieb und insbesondere der Inverter die Regeldifferenz anhand derer der Inverter die Regelung durchführt. Eine Regelschleife, die das Bestimmen der Ist-Regelgröße und das Regeln umfasst, wird somit gänzlich von dem Inverter durchgeführt.The inverter applies the torque to the wheel and/or wheels in order to regulate the target controlled variable. It was recognized that the control of the inverter is subject to particularly advantageous dynamics. The inverter can be controlled based on torque or speed in order to correct the control difference or adjust the target controlled variable. For this purpose, the electric drive and in particular the inverter determines the control difference based on which the inverter carries out the control. A control loop, which includes determining the actual controlled variable and the regulation, is therefore carried out entirely by the inverter.

Dabei wurde erkannt, dass eine zwischen den elektrischen Antrieb und der Reibbremsvorrichtung verteilte Regelung des elektrischen Antriebs bereitgestellt werden kann, um den Inverter des elektrischen Antriebs in einer möglichst kurzen und dynamischen Regelschleife zu Regeln. Damit wird erzielt, dass im Fall abweichender Ist-Regelgrößen von Rädern des Fahrzeugs bei einem radindividuellen Antrieb eine direkte Einregelung der Soll-Regelgröße durch den elektrischen Antrieb und insbesondere durch den Inverter erfolgen kann. Damit führt der Inverter die Regelung durch. Das Antriebssteuergerät und/oder das Reibbremssteuergerät sind in der Regelschleife somit entbehrlich. Eine Kommunikation zwischen dem Inverter und dem Antriebssteuergerät und/oder dem Reibbremssteuergerät ist zum Regeln des Inverters somit entbehrlich, was zu einer Verbesserung der Dynamik der Regelung führt. Für zentral angetriebene Achsen kann die Reibbremsvorrichtung die Realisierung der gewünschten rad- bzw. seitenindividuellen Soll-Regelgröße überwachen und durch Bremseingriffe stabilitätssichernd wirken. Indem die Reibbremsvorrichtung die zulässigen Soll-Regelgrößen in Abhängigkeit der Fahrsituation, also der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit und der in die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit einfließenden Raddrehzahlen, bestimmt, ist jederzeit die Fahrstabilität möglichst gewährleistet. Gleichzeitig wird die hohe Regelgüte und Dynamik einer internen Regelung des elektrischen Antriebs beziehungsweise des Inverters bestmöglich ausgenutzt.It was recognized that a control of the electric drive distributed between the electric drive and the friction brake device can be provided in order to regulate the inverter of the electric drive in the shortest and most dynamic control loop possible. This ensures that in the case of deviating actual controlled variables of the wheels of the vehicle, with a wheel-specific drive, the target controlled variable can be regulated directly by the electric drive and in particular by the inverter. The inverter then carries out the regulation. The drive control unit and/or the friction brake control unit are therefore unnecessary in the control loop. Communication between the inverter and the drive control unit and/or the friction brake control unit is therefore unnecessary for controlling the inverter, which leads to an improvement in the dynamics of the control. For centrally driven axles, the friction brake device can monitor the implementation of the desired wheel or side-specific target controlled variable and have a stability-ensuring effect through braking interventions. Because the friction brake device determines the permissible target control variables depending on the driving situation, i.e. the vehicle reference speed and the wheel speeds that flow into the vehicle reference speed, driving stability is guaranteed as much as possible at all times. At the same time, the high control quality and dynamics of an internal control of the electric drive or the inverter are optimally utilized.

Vorzugsweise umfasst die Soll-Regelgröße eine Soll-Geschwindigkeit und die Ist-Regelgröße umfasst eine Ist-Geschwindigkeit. Damit ist die auszuregelnde Regeldifferenz eine Geschwindigkeitsdifferenz. Der Inverter kann in dem Fall drehzahlbasiert geregelt werden. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Soll-Regelgröße einen Soll-Schlupf und die Ist-Regelgröße umfasst einen Ist-Schlupf. Damit ist die auszuregelnde Regeldifferenz eine Schlupfdifferenz. Dafür kann dem Inverter die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit übermittelt werden, anhand derer der Inverter eine drehzahlbasierte Regelung des Schlupfs vornehmen kann. Der Inverter kann in dem Fall drehmomentbasiert geregelt werden, wobei optional Beschränkungen von Drehzahlen des Inverters und/oder eines angetriebenes Rades berücksichtigt werden können.Preferably, the target controlled variable includes a target speed and the actual controlled variable includes an actual speed. The control difference to be adjusted is therefore a speed difference. In this case, the inverter can be controlled based on speed. Alternatively or additionally, the target controlled variable includes a target slip and the actual controlled variable includes an actual slip. The control difference to be adjusted is therefore a slip difference. For this purpose, the vehicle reference speed can be transmitted to the inverter, which can be used by the inverter to carry out speed-based control of the slip. In this case, the inverter can be controlled based on torque, with optional restrictions on the speed of the inverter and/or a driven wheel being taken into account.

Vorzugsweise erfolgt das Regeln derart, dass ein Rad mit einem Gesamtbremsmoment beaufschlagt wird. Damit ist es beispielsweise in einem MU-Split-Szenario möglich, ein Bremsmoment und/oder eine Drehzahlreduktion an einem Rad auf einer Fahrbahn mit einem vergleichsweise hohen Reibwert einzustellen.The regulation is preferably carried out in such a way that a wheel is subjected to a total braking torque. This makes it possible, for example in an MU split scenario, to set a braking torque and/or a speed reduction on a wheel on a road with a comparatively high coefficient of friction.

Vorzugsweise erfolgt das Regeln derart, dass ein Antriebsmoment erzielt wird. Damit ist es beispielsweise in einem MU-Split-Szenario möglich, eine gezielte Reduktion des Antriebsmoments an einem Rad auf einer Fahrbahn mit einem vergleichsweise niedrigen Reibwert einzuregeln, um das übertragbare Moment an einem Rad auf einer Fahrbahn mit einem vergleichsweise hohen Reibwert einzuregeln zu können.The regulation is preferably carried out in such a way that a drive torque is achieved. This makes it possible, for example, in an MU split scenario, to regulate a targeted reduction of the drive torque on a wheel on a road with a comparatively low coefficient of friction in order to be able to regulate the transferable torque on a wheel on a road with a comparatively high coefficient of friction.

Vorzugsweise weist das Verfahren auf: Bestimmen eines Reibwerts zwischen einem Rad des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, und einer Fahrbahn durch den elektrischen Antrieb; wobei das Regeln der Raddrehzahl und/oder eines Drehmoments unter Berücksichtigung des Reibwerts erfolgt. Der Reibwert kann beispielsweise mittels dem in der zum Zeitpunkt der Anmeldung noch nicht veröffentlichen deutschen Patentanmeldung 10 2022 114 084.9 vom 03.06.2022 beschriebene Verfahren zur Reibwertschätzung durchgeführt werden, indem der elektrische Antrieb ein Rad mit einem Anregungsdrehmoment beaufschlagt. Bei dem Regeln kann der Reibwert zwischen einem Rad und der Fahrbahn und möglicherweise verschiedene Reibwerte zwischen verschiedenen Rädern und Fahrbahnabschnitten berücksichtigt werden, um die Stabilität des Fahrzeugs sicherzustellen. Der Reibwert kann beispielsweise den Schlupf an einem Rad beschränken.The method preferably comprises: determining a coefficient of friction between a wheel of the vehicle, in particular a commercial vehicle, and a road surface by means of the electric drive; wherein the wheel speed and/or a torque is controlled taking the coefficient of friction into account. The coefficient of friction can, for example, be carried out using the method for estimating the coefficient of friction described in German patent application 10 2022 114 084.9 dated June 3, 2022, which has not yet been published at the time of registration, in that the electric drive applies an excitation torque to a wheel. The regulation can take into account the coefficient of friction between a wheel and the road and possibly different coefficients of friction between different wheels and road sections to ensure the stability of the vehicle. The coefficient of friction can, for example, limit the slip on a wheel.

Vorzugsweise wird das Bestimmen der Regeldifferenz und/oder das Regeln radindividuell und/oder achsbezogen durchgeführt. Dafür kann auch die Ist-Regelgröße radindividuell und/oder bei einem Zentralantrieb achsbezogen ermittelt werden. Das achsbezogene Regeln kann besonders effektiv implementierbar sein, wenn der elektrische Antrieb zum Antreiben einer Achse des Fahrzeugs eingerichtet ist. Das radindividuelle Regeln ermöglicht ein Beaufschlagen verschiedener Räder mit unterschiedlichen Momenten und somit das einregeln verschiedener Soll-Regelgrößen. Damit kann das Regeln auch zuverlässig und präzise in einem MU-Split-Szenario erfolgen. Das Fahrzeug kann dabei mehrere Inverter umfassen, um beispielsweise mehrere Achsen und/oder mehrere Räder jeweils individuell mit einem Drehmoment zu beaufschlagen. Dabei kann das hier beschriebene Verfahren für jeden der Inverter durchgeführt werden, damit ein Drehmoment und/oder eine Drehzahl jedes der Achsen und/oder jedes der Räder effektiv und mit hoher Dynamik regelbar ist.Preferably, the determination of the control difference and/or the control is carried out on an individual wheel and/or axle-related basis. For this purpose, the actual controlled variable can also be determined on an individual wheel basis and/or, in the case of a central drive, on an axle-related basis. Axis-related control can be implemented particularly effectively if the electric drive is used is set up to drive an axle of the vehicle. Wheel-specific control enables different wheels to be subjected to different torques and thus different target control variables to be adjusted. This means that control can also be carried out reliably and precisely in an MU split scenario. The vehicle can include several inverters in order, for example, to apply a torque individually to several axles and/or several wheels. The method described here can be carried out for each of the inverters so that a torque and/or a speed of each of the axles and/or each of the wheels can be regulated effectively and with high dynamics.

Vorzugsweise übermittelt das Antriebssteuergerät eine erste Gradienteninformation an das Reibbremssteuergerät, wobei das Bestimmen der Soll-Regelgröße unter Berücksichtigung der ersten Gradienteninformation erfolgt. Neben der Kommunikation einzuhaltender Drehzahl- und/oder Schlupfgrenzen durch die Soll-Regelgröße ist zusätzlich der Austausch einzuhaltender Drehmoment- und/oder Geschwindigkeitsgradienten, also allgemeiner Soll-Regelgrößengradienten als erste Gradienteninformation, möglich, also beispielsweise die zulässige Änderung von Moment/Drehzahl pro Zeit. Das Antriebssteuergerät stellt neben Informationen zu einem stationär verfügbaren Moment auch Informationen zu den umsetzbaren Gradienten zur Verfügung, wobei diese unter Berücksichtigung möglicher Einflüsse auf eine Lebensdauer einer Energiespeichervorrichtung und/oder eines mechanischen Getriebes erfolgen kann. Das Reibbremssteuergerät kann die erste Gradienteninformation bei der Strategie zur Auswahl und Ansteuerung des der Reibbremsvorrichtung berücksichtigen.Preferably, the drive control device transmits first gradient information to the friction brake control device, with the determination of the target controlled variable taking the first gradient information into account. In addition to the communication of speed and/or slip limits to be maintained by the target controlled variable, the exchange of torque and/or speed gradients to be maintained, i.e. general target controlled variable gradients as first gradient information, is also possible, for example the permissible change in torque/speed per time. In addition to information about a stationary available torque, the drive control unit also provides information about the convertible gradients, which can take into account possible influences on the service life of an energy storage device and/or a mechanical transmission. The friction brake control unit can take the first gradient information into account in the strategy for selecting and controlling the friction brake device.

Vorzugsweise empfängt das Antriebssteuergerät eine zweite Gradienteninformation von dem Reibbremssteuergerät, und wobei das Regeln unter Berücksichtigung einer zweiten Gradienteninformation erfolgt. Das Reibbremssteuergerät sendet erlaubte Gradienten der Soll-Regelgröße als die zweite Gradienteninformation an das Antriebssteuergerät, bei deren Einhaltung die Radverzögerung immer derart ist, dass beispielsweise eine Radblockierneigung vermieden wird, also die Radverzögerung unterhalb einer ABS-Schwelle liegt und somit kein ABS ausgelöst wird. Das Antriebssteuergerät empfängt die zweite Gradienteninformation und stellt für alle an den elektrischen Antrieb gestellten Momentanforderungen beispielsweise vom Fahrer und/oder durch eine automatisierte Fahrfunktion wie Elektronisches Bremssystem, EBS, Tempomat CC, und Abstandsregeltempomat, ACC sicher, dass die Gradienten eingehalten werden.Preferably, the drive control device receives second gradient information from the friction brake control device, and the control takes place taking second gradient information into account. The friction brake control unit sends permitted gradients of the target controlled variable as the second gradient information to the drive control unit, which, if adhered to, is always such that the wheel deceleration is always such that, for example, a tendency for the wheel to lock is avoided, i.e. the wheel deceleration is below an ABS threshold and therefore no ABS is triggered. The drive control unit receives the second gradient information and ensures that the gradients are maintained for all torque requirements placed on the electric drive, for example by the driver and/or through an automated driving function such as electronic braking system, EBS, cruise control CC, and adaptive cruise control, ACC.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium bereitgestellt. Das Computerprogramm und/oder computerlesbare Medium umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das hier beschriebene Verfahren und/oder die Schritte des hier beschriebenen Verfahrens durchzuführen. Das Computerprogramm und/oder computerlesbare Medium kann Befehle umfassen, um als optional und/oder vorteilhaft beschriebene Schritte des Verfahrens durchzuführen, um einen entsprechenden technischen Effekt zu erzielen.According to a further aspect of the invention, a computer program and/or computer-readable medium is provided. The computer program and/or computer-readable medium comprises instructions which, when the program or instructions are executed by a computer, cause the computer to carry out the method described here and/or the steps of the method described here. The computer program and/or computer-readable medium may include instructions to carry out steps of the method described as optional and/or advantageous in order to achieve a corresponding technical effect.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, umfasst ein ein Antriebssteuergerät und einen Inverter umfassenden und zur Nutzbremsung eingerichteten elektrischen Antrieb, und eine ein Reibbremssteuergerät umfassende Reibbremsvorrichtung, wobei das Antriebssteuergerät und das Reibbremssteuergerät informationstechnisch verbunden sind, und wobei das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, dazu eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren durchzuführen. Damit erfolgt die Regelung auf verschiedenen elektronischen Steuergeräten (electronic control units, ECU), nämlich dem Antriebssteuergerät und dem Reibbremssteuergerät. Alternativ sind das Reibbremssteuergerät und das Antriebssteuergerät von einem Zentralsteuergerät umfasst und dabei durch unterschiedliche Abschnitte, beispielsweise Software-Module, ausgebildet. Das Fahrzeug kann dazu eingerichtet sein, als optional und/oder vorteilhaft beschriebene Schritte des Verfahrens durchzuführen, um einen entsprechenden technischen Effekt zu erzielen.According to a further aspect of the invention, a vehicle, in particular a commercial vehicle, is provided. The vehicle, in particular commercial vehicle, comprises an electric drive comprising a drive control device and an inverter and set up for regenerative braking, and a friction brake device comprising a friction brake control device, the drive control device and the friction brake control device being connected in terms of information technology, and the vehicle, in particular commercial vehicle, being set up to do so. carry out the procedure described above. This means that the control takes place on various electronic control units (ECU), namely the drive control unit and the friction brake control unit. Alternatively, the friction brake control device and the drive control device are comprised by a central control device and are formed by different sections, for example software modules. The vehicle can be set up to carry out steps of the method described as optional and/or advantageous in order to achieve a corresponding technical effect.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sowie deren technische Effekte ergeben sich aus den Figuren und der Beschreibung der in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsformen. Dabei zeigen

  • 1 eine schematische Darstellung einer Übersicht eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;und
  • 2 eine schematische Darstellung eines Ablaufschemas eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Further advantages and features of the invention as well as their technical effects result from the figures and the description of the preferred embodiments shown in the figures. Show it
  • 1 a schematic representation of an overview of a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to an embodiment of the invention; and
  • 2 a schematic representation of a flow chart of a method according to an embodiment of the invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Übersicht eines Fahrzeugs 200a, insbesondere Nutzfahrzeugs 200b, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrzeug 200a, insbesondere Nutzfahrzeug 200b, wird im Folgenden als Fahrzeug 200a, 200b bezeichnet. Das Fahrzeug 200a, 200b ist ein Landfahrzeug und beispielsweise ein Lastkraftwagen, ein Bus, ein Anhänger und/oder ein mehrgliedriges Fahrzeug. 1 shows a schematic representation of an overview of a vehicle 200a, in particular commercial vehicle 200b, according to an embodiment of the invention. The vehicle 200a, in particular commercial vehicle 200b, is referred to below as vehicle 200a, 200b. The vehicle 200a, 200b is a land vehicle and, for example, a truck car, a bus, a trailer and/or a multi-part vehicle.

Das Fahrzeug 200a, 200b ist dazu eingerichtet, das mit Bezug zu 2 beschriebene Verfahren 100 durchzuführen. Dafür weist das Fahrzeug 200a, 200b in der in 1 gezeigten Ausführungsform ein ein Antriebssteuergerät 22 und einen Inverter 23 umfassenden und zur Nutzbremsung NB eingerichteten elektrischen Antrieb 21 auf. Ferner weist das Fahrzeug 200a, 200b dafür eine ein Reibbremssteuergerät 20 umfassende Reibbremsvorrichtung 19 auf. Das Antriebssteuergerät 22 und das Reibbremssteuergerät 20 sind miteinander informationstechnisch beispielsweise durch einen Datenbus verbunden, um Informationen auszutauschen, wie mit den Pfeilen zwischen dem Antriebssteuergerät 22 und dem Reibbremssteuergerät 20 schematisch illustriert.The vehicle 200a, 200b is set up to do this with reference to 2 to carry out the procedure 100 described. The vehicle 200a, 200b in the in 1 Embodiment shown has an electric drive 21 comprising a drive control device 22 and an inverter 23 and set up for regenerative braking NB. Furthermore, the vehicle 200a, 200b has a friction brake device 19 comprising a friction brake control device 20. The drive control unit 22 and the friction brake control unit 20 are connected to one another in terms of information technology, for example through a data bus, in order to exchange information, as illustrated schematically with the arrows between the drive control unit 22 and the friction brake control unit 20.

Der elektrische Antrieb 21 ist zur Nutzbremsung NB eingerichtet. Dabei kann der elektrische Antrieb 21 ein Generatorbremsmoment 25 erzeugen, das zu einer Verzögerung des Fahrzeugs 200a, 200b führen kann. Der elektrischen Antrieb 21 kann ein Ändern, insbesondere ein Reduzieren und ein Steigern des Generatorbremsmoments 25 bewirken. Der elektrische Antrieb 21 kann ein Antriebsmoment 321 zum Antreiben und/oder Beschleunigen eines Rades 305 erzeugen. Dafür empfängt das Antriebssteuergerät 22 und sendet ein entsprechendes Regelsignal 229 an den Inverter 23. Der Inverter 23 umfasst eine Leistungselektronik, um entsprechend dem Regelsignal 229 den elektrischen Antrieb 21 zu regeln.The electric drive 21 is set up for regenerative braking NB. The electric drive 21 can generate a generator braking torque 25, which can lead to a deceleration of the vehicle 200a, 200b. The electric drive 21 can change, in particular reduce and increase, the generator braking torque 25. The electric drive 21 can generate a drive torque 321 for driving and/or accelerating a wheel 305. For this purpose, the drive control device 22 receives and sends a corresponding control signal 229 to the inverter 23. The inverter 23 includes power electronics in order to regulate the electric drive 21 in accordance with the control signal 229.

Die Reibbremsvorrichtung 19 ist ein elektrisches Bremssystem 43 beziehungsweise ein elektronisch geregeltes Bremssystem und kann ein Reibbremsmoment 41 aufbringen. In einer nicht-gezeigten Ausführungsform ist die Reibbremsvorrichtung 19 ein pneumatisches und/oder hydraulisches Bremssystem.The friction brake device 19 is an electrical brake system 43 or an electronically controlled brake system and can apply a friction brake torque 41. In an embodiment not shown, the friction brake device 19 is a pneumatic and/or hydraulic brake system.

Der elektrische Antrieb 21 und die Reibbremsvorrichtung 19 sind voneinander separat und/oder gemeinsam betreibbar und regelbar.The electric drive 21 and the friction brake device 19 can be operated and controlled separately and/or together.

Das Fahrzeug 200a, 200b gemäß 1 weist mehrere Räder 305 auf. Die Räder 305 sind auf einer Fahrbahn 315 angeordnet. Auf die Räder 305 kann jeweils ein durch die Fahrbahn 315 vermitteltes und durch den elektrischen Antrieb 21 und die Reibbremsvorrichtung 19 bewirktes Gesamtbremsmoment 320 wirken. Das Gesamtbremsmoment 320 ist die Summe aus Generatorbremsmoment 25 und Reibbremsmoment 41. Das Rad 305 kann auch mit dem Antriebsmoment 321 beaufschlagt werden. Der elektrische Antrieb 21 kann als sogenannter Zentralantrieb dazu eingerichtet sein, das Generatorbremsmoment 320 und/oder das Antriebsmoment 321 auf mehrere Rädern 305 einer Achse (nicht gezeigt) anzuwenden. Der elektrische Antrieb 21 ist in der in 1 gezeigten Ausführungsform dazu eingerichtet, das Generatorbremsmoment 320 und/oder das Antriebsmoment 321 radindividuell anzuwenden, wobei 1 nur schematisch die Bremsung eines Rades 305 illustriert.The vehicle 200a, 200b according to 1 has several wheels 305. The wheels 305 are arranged on a roadway 315. A total braking torque 320 conveyed by the roadway 315 and caused by the electric drive 21 and the friction brake device 19 can act on the wheels 305. The total braking torque 320 is the sum of the generator braking torque 25 and the friction braking torque 41. The wheel 305 can also be subjected to the drive torque 321. The electric drive 21 can be set up as a so-called central drive to apply the generator braking torque 320 and/or the drive torque 321 to several wheels 305 of an axle (not shown). The electric drive 21 is in the in 1 Embodiment shown is set up to apply the generator braking torque 320 and/or the drive torque 321 individually to each wheel, whereby 1 only schematically illustrates the braking of a wheel 305.

Ein Kontakt zwischen dem Rad 305 und der Fahrbahn 315 ist durch einen Reibwert MU charakterisiert. Der elektrische Antrieb 21 kann dazu eingerichtet sein, das in der zum Zeitpunkt der Anmeldung noch nicht veröffentlichen deutschen Patentanmeldung 10 2022 114 084.9 vom 03.06.2022 beschriebene Verfahren zur Reibwertschätzung durchzuführen. Dafür kann der elektrische Antrieb dazu eingerichtet sein, ein Beaufschlagen des Rades 305 mit einem zeitlich vorbestimmten Anregungs-Drehmoment durchzuführen, wobei das Beaufschlagen des Rades 305 mit dem Anregungs-Drehmoment periodisch mit einer Frequenz erfolgt; und daraus ein Ermitteln einer Schlupfänderung in Abhängigkeit des Anregungs-Drehmoments durchzuführen, wobei das Ermitteln der Schlupfänderung unter Berücksichtigung der Frequenz erfolgt.Contact between the wheel 305 and the road 315 is characterized by a coefficient of friction MU. The electric drive 21 can be set up to carry out the method for estimating the coefficient of friction described in German patent application 10 2022 114 084.9 dated June 3, 2022, which has not yet been published at the time of registration. For this purpose, the electric drive can be set up to apply a predetermined excitation torque to the wheel 305, the excitation torque being applied to the wheel 305 periodically at a frequency; and from this to determine a change in slip depending on the excitation torque, the determination of the change in slip taking the frequency into account.

Zwischen verschiedenen Rädern 305 und der Fahrbahn 315 können unterschiedliche Reibwerte MU vorliegen (MU-Split-Szenario). Das MU-Split-Szenario kann durch unterschiedliche Momente auf die Räder 305, durch unterschiedliche Beschaffenheiten der Fahrbahn 315 und/oder durch eine unterschiedliche Last auf die Räder 305 begründet sein.There may be different coefficients of friction MU between different wheels 305 and the road 315 (MU split scenario). The MU split scenario can be caused by different moments on the wheels 305, by different conditions of the road 315 and/or by a different load on the wheels 305.

Das Fahrzeug 200a, 200b weist eine Energiespeichervorrichtung 260 auf. Die Energiespeichervorrichtung 260 ist zum Speichern und Bereitstellen von elektrischer Energie 262 eingerichtet. Dafür ist die Energiespeichervorrichtung 260 mit dem elektrischen Antrieb 21 verbunden. Die Energiespeichervorrichtung 260 weist eine Mehrzahl von Batteriezellen und ein Batteriesteuergerät auf (nicht gezeigt). Die Energiespeichervorrichtung 260 weist einen Ladezustand 261 auf, der durch Nutzbremsung NB erhöht und durch einen Antrieb erniedrigt werden kann.The vehicle 200a, 200b has an energy storage device 260. The energy storage device 260 is set up to store and provide electrical energy 262. For this purpose, the energy storage device 260 is connected to the electric drive 21. The energy storage device 260 includes a plurality of battery cells and a battery controller (not shown). The energy storage device 260 has a charge state 261, which can be increased by regenerative braking NB and decreased by a drive.

Das Antriebssteuergerät 22 und das Reibbremssteuergerät 20 weisen je einen nichtgezeigten Prozessor zum Verarbeiten von Informationen und einen nicht-gezeigten Speicher zum Speichern von Information auf. In dem Antriebssteuergerät 22 und dem Reibbremssteuergerät 20 verarbeitete und/oder gespeicherte Informationen sind in 1 schematisch als Box mit einer gestrichenen Linie dargestellt.The drive control device 22 and the friction brake control device 20 each have a processor, not shown, for processing information and a memory, not shown, for storing information. Information processed and/or stored in the drive control unit 22 and the friction brake control unit 20 is in 1 shown schematically as a box with a dashed line.

Das Reibbremssteuergerät 20 ist dazu eingerichtet, Raddrehzahlen 211 der Räder zu erfassen. Dafür ist das Reibbremssteuergerät 20 mit einem oder mehreren nichtgezeigten Drehzahlsensor verbunden. Anhand der Raddrehzahlen 211 ermittelt das Reibbremssteuergerät 20 eine Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit 210 und bestimmt unter Berücksichtigung der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit 210 und der Raddrehzahlen 211 eine Soll-Regelgröße 220. Das Antriebssteuergerät 22 sendet eine erste Gradienteninformation 240 an das Reibbremssteuergerät 22, um die Soll-Regelgröße 220 unter Berücksichtigung der ersten Gradienteninformation 240 zu bestimmen. Die erste Gradienteninformation 240 umfasst dabei die Information, mit welcher Änderungsrate eine Ist-Regelgröße 225 auf die Soll-Regelgröße 220 unter Berücksichtigung von den elektrischen Antrieb 21 betreffenden Umständen einregelbar ist.The friction brake control device 20 is set up to detect wheel speeds 211 of the wheels. The friction brake control unit 20 is equipped with one or several speed sensors, not shown. Based on the wheel speeds 211, the friction brake control unit 20 determines a vehicle reference speed 210 and determines a target controlled variable 220, taking into account the vehicle reference speed 210 and the wheel speeds 211. The drive control unit 22 sends a first gradient information 240 to the friction brake control unit 22 in order to determine the target controlled variable 220 to be determined taking into account the first gradient information 240. The first gradient information 240 includes the information at which rate of change an actual controlled variable 225 can be adjusted to the target controlled variable 220, taking into account the circumstances affecting the electric drive 21.

Das Reibbremssteuergerät 20 übermitteln die Soll-Regelgröße 220 an das Antriebssteuergerät 22.The friction brake control unit 20 transmits the target controlled variable 220 to the drive control unit 22.

Der Inverter 23 ermittelt die Ist-Regelgröße 225. Dabei kann auf ein hochaufgelöste Resolversignal des Inverters 23 zurückgegriffen werden. Der Inverter 23 kann einen die Ist-Regelgröße 225 betreffende Regelinformation 228 erstellen und an das Antriebssteuergerät 22 übermitteln.The inverter 23 determines the actual controlled variable 225. A high-resolution resolver signal from the inverter 23 can be used. The inverter 23 can create control information 228 relating to the actual controlled variable 225 and transmit it to the drive control unit 22.

Das Antriebssteuergerät 22 übermittelt die Soll-Regelgröße 220 an den Inverter 23. Anhand der Soll-Regelgröße 220 und der Ist-Regelgröße 225 bestimmt der Inverter die Regeldifferenz 230, beispielsweise durch Bilden einer Differenz der Soll-Regelgröße 220 und der Ist-Regelgröße 225.The drive control device 22 transmits the target controlled variable 220 to the inverter 23. Based on the target controlled variable 220 and the actual controlled variable 225, the inverter determines the control difference 230, for example by forming a difference between the target controlled variable 220 and the actual controlled variable 225.

Der Inverter 23 wird in Abhängigkeit von der Regeldifferenz 230 geregelt. Dabei regelt und begrenzt der Inverter 23 beispielsweise einen Schlupf, indem er in einer internen Drehzahl-/Drehmomentregelung alle an ihn gestellten Drehmomentanforderungen limitiert und so sicherstellt, dass die Soll-Regelgröße 220 eingeregelt wird. Dabei entsteht eine Regelschleife in dem Inverter 23, wobei die Ist-Regelgröße 225 erfasst und die Regeldifferenz 230 ermittelt und ausgeregelt wird.. Das Antriebssteuergerät 22 empfängt eine zweite Gradienteninformation 241 von dem Reibbremssteuergerät 22, um die zweite Gradienteninformation 241 beim Regeln 170 des Inverters 23 berücksichtigen zu können. Die zweite Gradienteninformation 241 umfasst dabei dabei die Information, mit welcher Änderungsrate die Ist-Regelgröße 225 auf die Soll-Regelgröße 220 unter Berücksichtigung von die Reibbremsvorrichtung 19 und/oder eine Rad- und/oder Fahrzeugdynamik betreffenden Umständen einregelbar ist.The inverter 23 is regulated depending on the control difference 230. The inverter 23 regulates and limits slip, for example, by limiting all torque requirements placed on it in an internal speed/torque control and thus ensuring that the target controlled variable 220 is regulated. This creates a control loop in the inverter 23, whereby the actual controlled variable 225 is recorded and the control difference 230 is determined and corrected. The drive control device 22 receives a second gradient information 241 from the friction brake control device 22 in order to use the second gradient information 241 when controlling 170 of the inverter 23 to be taken into account. The second gradient information 241 includes the information at which rate of change the actual controlled variable 225 can be adjusted to the target controlled variable 220, taking into account the circumstances affecting the friction brake device 19 and/or wheel and/or vehicle dynamics.

Dabei kann der Inverter 22 drehzahlbasiert zur Drehzahlregelung (Speed-Modus) betrieben werden. Dabei bekommt der Inverter 220 als Soll-Regelgröße 220 eine Soll-Geschwindigkeit 221 beziehungsweise eine Solldrehzahl übermittelt. Dabei ist die Ist-Regelgröße 225 eine Ist-Drehzahl und kann von dem Inverter 23 selbst bestimmt werden, beispielweise anhand es analogen Resolversiognals des elektrischen Antriebs 21. Der Inverter 23 regelt die Solldrehzahl als Soll-Regelgröße 220 ein. Diese Regelung erfolgt nicht auf dem Antriebssteuergerät 22, somit ist keine weitere Datenübertragung über beispielsweise einen CAN-BUS erforderlich.Damit wird eine schnelle und vergleichsweise „kleine“ Regelschleife mit wenigen Komponenten erzielt. Alternativ kann der Inverter 23 drehmomentbasiert geregelt werden (Torque-Modus). Dabei regelt der Inverter 23 das Soll-Moment als Soll-Regelgröße 220 zu dem Ist-Moment als Ist-Regelgröße 225 aus. Parallel ist es möglich, dem Inverter 23 auch im Torque-Modus eine erlaubte obere bzw. untere Drehzahlgrenze zu übermitteltn. Der Inverter 23 stellt in diesem Fall zusätzlich sicher, dass diese Drehzahlgrenzen nicht über-/unterschritten werden, indem er wiederum intern die Ist-Drehzahl anhand des Resolversignals und das Limit, beispielsweise bestimmt von der Reibbremssteuergerät 20 und weitergeleitet durch Antriebssteuergerät 21 an den Inverter 23, vergleicht.The inverter 22 can be operated speed-based for speed control (speed mode). The inverter 220 receives a target speed 221 or a target speed as the target controlled variable 220. The actual controlled variable 225 is an actual speed and can be determined by the inverter 23 itself, for example using the analog resolver signal of the electric drive 21. The inverter 23 regulates the target speed as a target controlled variable 220. This control does not take place on the drive control unit 22, so no further data transmission via, for example, a CAN BUS is required. This results in a fast and comparatively “small” control loop with few components. Alternatively, the inverter 23 can be controlled based on torque (torque mode). The inverter 23 regulates the target torque as the target controlled variable 220 to the actual torque as the actual controlled variable 225. At the same time, it is possible to transmit a permitted upper or lower speed limit to the inverter 23 in torque mode. In this case, the inverter 23 additionally ensures that these speed limits are not exceeded/undershot by internally transmitting the actual speed based on the resolver signal and the limit, for example determined by the friction brake control unit 20 and forwarded to the inverter 23 by the drive control unit 21 , compares.

Die Soll-Regelgröße 220 ist eine Soll-Geschwindigkeit 221 und die Ist-Regelgröße 225 ist eine Ist-Geschwindigkeit 226. Das ist in der in 1 gezeigten Ausführungsform besonders effektiv. Damit kann eine vergleichsweise dynamische und effiziente Regelschleife durch den elektrischen Antrieb 21 realisiert werden. Alternativ ist die Soll-Regelgröße 220 ein Soll-Schlupf 222 und die Ist-Regelgröße 225 ist ein Ist-Schlupf 227.The target controlled variable 220 is a target speed 221 and the actual controlled variable 225 is an actual speed 226. This is in the in 1 embodiment shown is particularly effective. This means that a comparatively dynamic and efficient control loop can be implemented by the electric drive 21. Alternatively, the target controlled variable 220 is a target slip 222 and the actual controlled variable 225 is an actual slip 227.

Das Bestimmen 160 der Regeldifferenz 230 und das Regeln 170 wird radindividuell oder achsbezogen (nicht gezeigt) durchgeführt.The determination 160 of the control difference 230 and the regulation 170 is carried out on a wheel-specific or axle-related basis (not shown).

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufschemas eines Verfahrens 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Insbesondere zeigt 2 ein Verfahren 100 zum Regeln eines ein Antriebssteuergerät 22 und einen Inverter 23 umfassenden und zur Nutzbremsung NB eingerichteten elektrischen Antriebs 21 eines Fahrzeugs 200a, insbesondere Nutzfahrzeugs 200b, mit einer ein Reibbremssteuergerät 20 umfassenden Reibbremsvorrichtung 19. Ein derartiges Fahrzeug 200a, insbesondere Nutzfahrzeug 200b, wird im Folgenden als Fahrzeug 200a, 200b bezeichnet. Das Fahrzeug 200a, 200b ist mit Bezug zu 1 genauer beschrieben. 2 shows a schematic representation of a flowchart of a method 100 according to an embodiment of the invention. In particular shows 2 a method 100 for controlling an electric drive 21 of a vehicle 200a, in particular commercial vehicle 200b, comprising a drive control device 22 and an inverter 23 and set up for regenerative braking NB, with a friction brake device 19 comprising a friction brake control device 20. Such a vehicle 200a, in particular commercial vehicle 200b, is in Referred to below as vehicle 200a, 200b. The vehicle 200a, 200b is related to 1 described in more detail.

Das Verfahren 100 gemäß 2 weist ein Bestimmen 110 einer Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit 210 durch das Reibbremssteuergerät 20 unter Berücksichtigung einer Mehrzahl von erfassten Raddrehzahlen 211 auf.The procedure 100 according to 2 has a determination 110 of a vehicle reference speed 210 by the friction brake control unit 20 taking into account a plurality of detected wheel speeds 211.

Es erfolgt ein Bestimmen 120 einer Soll-Regelgröße 220 durch das Reibbremssteuergerät 20 unter Berücksichtigung der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit 210.A target controlled variable 220 is determined 120 by the friction brake control unit 20, taking into account the vehicle reference speed 210.

Die Soll-Regelgröße 220 eine Soll-Geschwindigkeit 221 und die Ist-Regelgröße 225 eine Ist-Geschwindigkeit 226 umfasst, und/oder die Soll-Regelgröße 220 einen Soll-Schlupf 222 und die Ist-Regelgröße 225 einen Ist-Schlupf 227 umfasstThe target controlled variable 220 comprises a target speed 221 and the actual controlled variable 225 comprises an actual speed 226, and/or the target controlled variable 220 comprises a target slip 222 and the actual controlled variable 225 comprises an actual slip 227

Es erfolgt ein Übermitteln 130 der Soll-Regelgröße 220 an das Antriebssteuergerät 22.The target controlled variable 220 is transmitted 130 to the drive control unit 22.

Es erfolgt ein Ermitteln 140 einer Ist-Regelgröße 225 durch den Inverter 23 und ein Übermitteln 150 der Soll-Regelgröße 220 an den Inverter 23.An actual controlled variable 225 is determined 140 by the inverter 23 and the target controlled variable 220 is transmitted 150 to the inverter 23.

Es erfolgt ein Bestimmen 160 einer Regeldifferenz 230 anhand der Soll-Regelgröße 220 und der Ist-Regelgröße 225 durch den Inverter 23.A control difference 230 is determined 160 based on the target controlled variable 220 and the actual controlled variable 225 by the inverter 23.

Es erfolgt ein Bestimmen 165 eines Reibwerts MU zwischen einem Rad 305 des Fahrzeugs 200a, insbesondere Nutzfahrzeugs 200b, und einer Fahrbahn 315 durch den elektrischen Antrieb 21.A coefficient of friction MU is determined 165 between a wheel 305 of the vehicle 200a, in particular commercial vehicle 200b, and a roadway 315 by the electric drive 21.

Es erfolgt ein Regeln 170 des Inverters 23 in Abhängigkeit von der Regeldifferenz 230. Das Regeln 170 erfolgt dabei derart, dass ein Rad 305 mit einem Gesamtbremsmoment 320 oder mit einem Antriebsmoment 321 beaufschlagt wird. Das Regeln 170 der Raddrehzahl 211 und/oder eines Drehmoments 320, 321 erfolgt unter Berücksichtigung des Reibwerts MU.The inverter 23 is controlled 170 depending on the control difference 230. The control 170 takes place in such a way that a wheel 305 is subjected to a total braking torque 320 or a drive torque 321. The regulation 170 of the wheel speed 211 and/or a torque 320, 321 takes place taking into account the coefficient of friction MU.

Das Bestimmen 160 der Regeldifferenz 230 und/oder das Regeln 170 können radindividuell und/oder achsbezogen durchgeführt werden.The determination 160 of the control difference 230 and/or the regulation 170 can be carried out on a wheel-specific and/or axle-related basis.

Der Fachmann erkennt, dass Schritte des Verfahrens 100 in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden können als in der Ausführungsform gemäß 2 beschrieben. Beispielsweise können das Übermitteln 150 der Soll-Regelgröße 220 an den Inverter 23 direkt nach dem Übermitteln 130 der Soll-Regelgröße 220 an das Antriebssteuergerät 21 durchgeführt werden. Das Ermitteln 140 der Ist-Regelgröße 225 und das Regeln 170 des Inverters 23 erfolgt vorteilhaft wiederholt in einer Regelschleife.Those skilled in the art will recognize that steps of method 100 may be performed in a different order than in the embodiment 2 described. For example, the transmission 150 of the target controlled variable 220 to the inverter 23 can be carried out directly after the transmission 130 of the target controlled variable 220 to the drive control unit 21. The determination 140 of the actual controlled variable 225 and the control 170 of the inverter 23 are advantageously carried out repeatedly in a control loop.

Im Betrieb ist ein Umschalten zwischen den im Stand der Technik genannten Möglichkeiten wie Regelung allein durch die Reibbremsvorrichtung 19 und/oder den elektrischen Antrieb 21 und dem oben beschrieben Verfahren 100 mit einer verteilten Regelung denkbar. Dies kann in Abhängigkeit der Fahrsituation und des Antriebkonzepts erfolgen. Im Antriebsfall mit Zentralantrieb in einem MU-Split-Szenario kann die Regelung komplett über die Reibbremsvorrichtung 19 mit parallelem Bremseingriff erfolgen, während im Bremsfall auf homogener Fahrbahn mit alleinigem Einsatz des elektrischen Antriebs 21 das oben beschrieben Verfahren 100. Damit kann ein Umschalten der Verfahren beispielsweise unter Berücksichtigung einer Reibwertschätzung erfolgen.During operation, switching between the options mentioned in the prior art, such as control solely by the friction brake device 19 and/or the electric drive 21 and the method 100 described above with distributed control, is conceivable. This can be done depending on the driving situation and the drive concept. In the case of a drive with a central drive in an MU split scenario, the control can be carried out completely via the friction brake device 19 with parallel braking intervention, while in the case of braking on a homogeneous road with sole use of the electric drive 21, the method 100 described above can be used. This allows switching of the methods, for example taking into account a coefficient of friction estimate.

Bezugszeichen (Teil der Beschreibung):Reference symbols (part of the description):

1919
ReibbremsvorrichtungFriction brake device
2020
ReibbremssteuergerätFriction brake control unit
2121
elektrischer Antriebelectric drive
2222
AntriebssteuergerätDrive control unit
2323
InverterInverters
2525
GeneratorbremsmomentGenerator braking torque
4141
ReibbremsmomentFriction braking torque
4343
elektrisches Bremssystem electric braking system
100100
VerfahrenProceedings
110110
Bestimmen einer Fahrzeug-ReferenzgeschwindigkeitDetermine a vehicle reference speed
120120
Bestimmen einer Soll-RegelgrößeDetermining a target controlled variable
130130
Übermitteln der Soll-RegelgrößeTransmission of the target controlled variable
140140
Ermitteln einer Ist-RegelgrößeDetermining an actual controlled variable
150150
Übermitteln der Soll-RegelgrößeTransmission of the target controlled variable
160160
Bestimmen einer RegeldifferenzDetermining a control difference
165165
Bestimmen eines ReibwertsDetermining a coefficient of friction
170170
Regeln des Inverters Rules of the inverter
200a200a
Fahrzeugvehicle
200b200b
Nutzfahrzeug Commercial vehicle
210210
Fahrzeug-ReferenzgeschwindigkeitVehicle reference speed
211211
RaddrehzahlWheel speed
220220
Soll-RegelgrößeTarget controlled variable
221221
Soll-GeschwindigkeitTarget speed
222222
Soll-SchlupfTarget slip
225225
Ist-RegelgrößeActual controlled variable
226226
Ist-GeschwindigkeitIs speed
227227
Ist-SchlupfActual slip
228228
RegelinformationRules information
229229
Regelsignalcontrol signal
230230
Regeldifferenz Rule difference
250250
SteuergerätControl unit
251251
Prozessorprocessor
252252
Speicher Storage
260260
EnergiespeichervorrichtungEnergy storage device
261261
Ladezustandcharging status
262262
elektrische Energie electrical power
305305
Radwheel
315315
Fahrbahnroadway
320320
GesamtbremsmomentTotal braking torque
321321
Antriebsmoment Drive torque
NBNB
NutzbremsungRegenerative braking
MUMU
ReibwertFriction coefficient

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2013045584 A1 [0008]WO 2013045584 A1 [0008]
  • WO 2021144065 A1 [0009]WO 2021144065 A1 [0009]

Claims (10)

Verfahren (100) zum Regeln eines ein Antriebssteuergerät (22) und einen Inverter (23) umfassenden und zur Nutzbremsung (NB) eingerichteten elektrischen Antriebs (21) eines Fahrzeugs (200a), insbesondere Nutzfahrzeugs (200b), mit einer ein Reibbremssteuergerät (20) umfassenden Reibbremsvorrichtung (19), wobei das Verfahren (100) aufweist: - Bestimmen (110) einer Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (210) durch das Reibbremssteuergerät (20) unter Berücksichtigung einer Mehrzahl von erfassten Raddrehzahlen (211); - Bestimmen (120) einer Soll-Regelgröße (220) durch das Reibbremssteuergerät (20) unter Berücksichtigung der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (210); - Übermitteln (130) der Soll-Regelgröße (220) an das Antriebssteuergerät (22); - Ermitteln (140) einer Ist-Regelgröße (225) durch den Inverter (23) - Übermitteln (150) der Soll-Regelgröße (220) an den Inverter (23); - Bestimmen (160) einer Regeldifferenz (230) anhand der Soll-Regelgröße (220) und der Ist-Regelgröße (225) durch den Inverter (23); und - Regeln (170) des Inverters (23) in Abhängigkeit von der Regeldifferenz (230).Method (100) for controlling an electric drive (21) of a vehicle (200a), in particular a commercial vehicle (200b), comprising a drive control device (22) and an inverter (23) and set up for regenerative braking (NB), with a friction brake control device (20) comprising friction brake device (19), the method (100) comprising: - Determining (110) a vehicle reference speed (210) by the friction brake control device (20), taking into account a plurality of detected wheel speeds (211); - Determining (120) a target controlled variable (220) by the friction brake control unit (20), taking into account the vehicle reference speed (210); - Transmit (130) the target controlled variable (220) to the drive control unit (22); - Determination (140) of an actual controlled variable (225) by the inverter (23) - Transmit (150) the target controlled variable (220) to the inverter (23); - Determining (160) a control difference (230) based on the target controlled variable (220) and the actual controlled variable (225) by the inverter (23); and - Rules (170) of the inverter (23) depending on the control difference (230). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Soll-Regelgröße (220) eine Soll-Geschwindigkeit (221) und die Ist-Regelgröße (225) eine Ist-Geschwindigkeit (226) umfasst, und/oder die Soll-Regelgröße (220) einen Soll-Schlupf (222) und die Ist-Regelgröße (225) einen Ist-Schlupf (227) umfasst.Procedure according to Claim 1 , wherein the target controlled variable (220) comprises a target speed (221) and the actual controlled variable (225) comprises an actual speed (226), and / or the target controlled variable (220) comprises a target slip (222) and the actual controlled variable (225) comprises an actual slip (227). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Regeln (170) derart erfolgt, dass ein Rad (305) mit einem Gesamtbremsmoment (320) beaufschlagt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , whereby the regulation (170) takes place in such a way that a wheel (305) is subjected to a total braking torque (320). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Regeln (170) derart erfolgt, dass ein Antriebsmoment (321) erzielt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the control (170) takes place in such a way that a drive torque (321) is achieved. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren (100) aufweist: - Bestimmen (165) eines Reibwerts (MU) zwischen einem Rad (305) des Fahrzeugs (200a), insbesondere Nutzfahrzeugs (200b), und einer Fahrbahn (315) durch den elektrischen Antrieb (21); und wobei - das Regeln (170) der Raddrehzahl (211) und/oder eines Drehmoments (320, 321) unter Berücksichtigung des Reibwerts (MU) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the method (100) comprises: - Determining (165) a coefficient of friction (MU) between a wheel (305) of the vehicle (200a), in particular commercial vehicle (200b), and a roadway (315) by the electric drive (21); and where - the control (170) of the wheel speed (211) and/or a torque (320, 321) takes place taking into account the coefficient of friction (MU). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bestimmen (160) der Regeldifferenz (230) und/oder das Regeln (170) radindividuell und/oder achsbezogen durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the determination (160) of the control difference (230) and/or the control (170) is carried out individually for each wheel and/or in relation to the axle. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Antriebssteuergerät (22) eine erste Gradienteninformation (240) an das Reibbremssteuergerät (22) übermittelt, wobei das Bestimmen (120) der Soll-Regelgröße (220) unter Berücksichtigung der ersten Gradienteninformation (240) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the drive control device (22) transmits first gradient information (240) to the friction brake control device (22), the determination (120) of the target controlled variable (220) taking into account the first gradient information (240). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Antriebssteuergerät (22) eine zweite Gradienteninformation (241) von dem Reibbremssteuergerät (22) empfängt, und wobei das Regeln (170) unter Berücksichtigung einer zweiten Gradienteninformation (241) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the drive control device (22) receives a second gradient information (241) from the friction brake control device (22), and wherein the control (170) takes place taking into account a second gradient information (241). Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren (100) und/oder die Schritte des Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführenComputer program and/or computer-readable medium, comprising commands which, when the program or commands are executed by a computer, cause the computer to carry out the method (100) and/or the steps of the method (100) according to one of Claims 1 until 8th to carry out Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), umfassend ein ein Antriebssteuergerät (22) und einen Inverter (23) umfassenden und zur Nutzbremsung (NB) eingerichteten elektrischen Antrieb (21), und eine ein Reibbremssteuergerät (20) umfassende Reibbremsvorrichtung (19), wobei das Antriebssteuergerät (22) und das Reibbremssteuergerät (20) informationstechnisch verbunden sind, und wobei das Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.Vehicle (200a), in particular commercial vehicle (200b), comprising an electric drive (21) comprising a drive control device (22) and an inverter (23) and set up for regenerative braking (NB), and a friction brake device (19) comprising a friction brake control device (20) , wherein the drive control device (22) and the friction brake control device (20) are connected in terms of information technology, and wherein the vehicle (200a), in particular commercial vehicle (200b), is set up to carry out the method according to one of Claims 1 until 8th to carry out.
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