DE102022123479A1

DE102022123479A1 - Verfahren zum Betreiben einer Reibbremsvorrichtung, Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, Steuergerät, Reibbremsvorrichtung und Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug

Info

Publication number: DE102022123479A1
Application number: DE102022123479.7A
Authority: DE
Inventors: Franz Bitzer; Winfried FAKLER; Johannes Heseding; Thomas Kattenberg; Andreas Marx; Felix Müller-Deile
Original assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Priority date: 2022-09-14
Filing date: 2022-09-14
Publication date: 2024-03-14

Abstract

Verfahren (100) zum Betreiben einer Reibbremsvorrichtung (40) für ein einen zur Nutzbremsung (NB) eingerichteten elektrischen Antrieb (21) aufweisendes Fahrzeug (300a), insbesondere Nutzfahrzeug (300b), wobei das Verfahren (100) aufweist: Erfassen (110) einer Bremsanforderung (55) zum Bremsen des Fahrzeugs (300a), insbesondere Nutzfahrzeugs (300b), mit einem Soll-Bremsmoment (56); Ermitteln (120) eines Maximalbremsmoments (57) unter Berücksichtigung einer Schwellwertbedingung (59); Bestimmen (130) eines Reibbremsmoments (41) zum Betreiben (140) der Reibbremsvorrichtung (40), wobei das Reibbremsmoment (41) in Abhängigkeit von dem Maximalbremsmoment (57) derart bestimmt wird, dass ein Generatorbremsmoment (25) des elektrischen Antriebs (21) eine positive Regelreserve (22) und eine negative Regelreserve (23) aufweist; und Betreiben (140) der Reibbremsvorrichtung (40) gemäß dem Reibbremsmoment (41).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Reibbremsvorrichtung für ein einen zur Nutzbremsung eingerichteten elektrischen Antrieb aufweisendes Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, ein Steuergerät für eine Reibbremsvorrichtung, eine Reibbremsvorrichtung, und ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug.
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). Dabei wirkt ein Generatorbremsmoment verzögernd auf eines oder mehrere Räder des Fahrzeugs.
An einer angetriebenen Achse können während Brems- und Verzögerungsvorgängen der elektrische Antrieb und die Reibbremse jeweils separat oder gemeinsam betrieben werden. Das Blockieren eines Rades an dieser Achse durch das jeweils aktuell ausgesteuerte (Summen-)Bremsmoment beziehungsweise Gesamtbremsmoment ist dabei zu verhindern. Dazu muss das aktive Bremsmoment reduziert werden, um einen Schlupf des Rades auf oder unterhalb eines zulässigen Wertes zu halten. Das Bremsmoment wird beispielsweise dann reduziert, wenn die Radverzögerung einen Grenzwert überschreitet und/oder ein gegebener Schlupfwert überschritten wird. Hierzu wird in derzeitigen Systemen der elektrische Antrieb analog zu einer Dauerbremse bzw. eines konventionellen Retarders abgeworfen, also ein Beitrag des elektrischen Antriebs zur Verzögerung auf Null reduziert. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, bei aktiver Dauerbremsintegration anschließend pneumatischen Bremsdruck aufzubauen und mit der Reibbremse einen pneumatischen ABS-Regelzyklus zu starten. Die Bremsung erfolgt also rein mit der Reibbremse. In stabilitätskritischen Fahrsituationen wird lediglich die Reibbremse herangezogen.
In Bremssystemen gemäß dem Stand der Technik werden die Dauerbremsen (Retarder und zur Nutzbremsung eingerichteter elektrische Antrieb) bei einem Erkennen eines stabilitätskritischen Fahrevents (z.B. ABS/DTC) abgeworfen bzw. vom Bremssystem auf 0% ihres verfügbaren Drehmoments limitiert. Der vollständige Abwurf der Dauerbremse ist damit begründet, dass konventionelle Retarder ungeeignet bezüglich Präzision und Dynamik regelbar sind. Wurde die Dauerbremse durch das Bremssystem angefordert, so braucht die Reibbremse nach Abwurf des Retarders eine gewisse Zeit, bis der notwendige Bremsdruck aufgebaut ist und die Bremsung durch die Reibbremse übernommen werden kann. Damit entsteht für das Bremsmoment ein sogenanntes „Loch“ - insbesondere nach alleiniger Bremsung mit dem Retarder. Wurde die Dauerbremse durch den Fahrer beispielsweise über einen Retarderhebel angesprochen, so fällt die Verzögerung zunächst vollständig weg und der Fahrer muss mit dem Bremspedal nachbremsen. Ein Ansprechen der Reibbremsen (automatisch oder durch Nachbremsen) führt dazu, dass der Verzögerungswunsch adhäsionsoptimal auf alle Achsen verteilt wird, anstatt typischerweise nur die Hinterachse mit der Dauerbremse zu bremsen. In einem ABS-Zyklus erfolgt ein zyklischer Druckab- und aufbau. Das Rad wird phasenweise gebremst und läuft frei mit. Das mittlere Bremsmoment wird reduziert und die Fahrstabilität, Seitenführung und Lenkbarkeit werden sichergestellt.
DE 10 2019 135 087 A1 offenbart ein Verfahren zur Schlupfregelung eines über einen elektrischen Antrieb angetriebenen Fahrzeugrades, mit mindestens folgenden Schritten: Ansteuerung des elektrischen Antriebs des Fahrzeugrades mit einem Ist-Antriebsmoment in einer Moment-Steuerung in einem Moment-Steuerungsschritt, Ermittlung einer Raddrehzahl und eines Radschlupfes des Fahrzeugrades und Bewertung des Radschlupfes durch ein Instabilitätskriterium, ob eine Instabilität vorliegt, bei Erkennung einer Instabilität direkter oder indirekter Übergang in eine Schlupfregelung des Radschlupfes auf einen Soll-Schlupf durch Ansteuerung des elektrischen Antriebs, Ermittlung, ob ein Endkriterium zur Beendigung der Schlupfregelung erfüllt ist, falls das Endkriterium erfüllt ist, Rückführung zu der Moment-Steuerung in dem Moment-Steuerungsschritt.
DE 10 2012 217 679 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. Die Elektroantriebssteuereinrichtung sendet das/die aktuell aufgebrachte/n Generatorbremsmoment/e und/oder das/die maximal erzeugbare/n Generatorbremsmoment/e an die Momentenverteileinrichtung und die Aufteilung zwischen Reibungsbremsanforderungen und Generatorbremsanforderung/en erfolgt unter Berücksichtigung des/der aktuell aufgebrachten und/oder maximal erzeugbaren Generatorbremsmoment/e.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Stand der Technik zu bereichern und eine verbesserte Regelung zur Bremsung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, zu ermöglichen. Eine Ausgestaltung der Erfindung kann dabei die Aufgabe lösen, eine Regelung zur Bremsung bereitzustellen, bei der zur Effizienzsteigerung Rekuperation aufrechterhalten werden kann und ein durchgehendes Bremsmoment erzeugt werden kann, um ein „Loch“ zu vermeiden.
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.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Reibbremsvorrichtung für ein einen zur Nutzbremsung eingerichteten elektrischen Antrieb aufweisendes Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Das Verfahren weist auf: Erfassen einer Bremsanforderung zum Bremsen des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, mit einem Soll-Bremsmoment; Ermitteln eines Maximalbremsmoments unter Berücksichtigung einer Schwellwertbedingung; Bestimmen eines Reibbremsmoments zum Betreiben der Reibbremsvorrichtung, wobei das Reibbremsmoment in Abhängigkeit von dem Maximalbremsmoment derart bestimmt wird, dass ein Generatorbremsmoment des elektrischen Antriebs eine positive Regelreserve und eine negative Regelreserve aufweist; und Betreiben der Reibbremsvorrichtung gemäß dem Reibbremsmoment.
Das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug wird im Folgenden als Fahrzeug bezeichnet. Das Fahrzeug umfasst Räder, die durch eine Nutzbremsung mit dem Generatorbremsmoment durch den elektrischen Antrieb und durch die Reibbremsvorrichtung mit dem Reibbremsmoment bremsbar sind. Ein Fahrer und/oder eine automatisierte Fahrfunktion kann dabei eine Bremsanforderung bereitstellen beziehungsweise auslösen, die eine Bremsung des Fahrzeugs und/oder eines der Räder mit dem Soll-Bremsmoment durch den elektrischen Antrieb und/oder die Reibbremsvorrichtung bedingt. Aus dem Generatorbremsmoment und dem Reibbremsmoment ergibt sich ein Gesamtbremsmoment, das bremsend auf ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs wirkt.
Anhand einer beispielsweise eine Dynamik der Räder betreffenden Schwellwertbedingung wird ein Maximalbremsmoment bestimmt. Das Maximalbremsmoment ist das größte Gesamtbremsmoment, mit dem Räder des Fahrzeugs sicher und zuverlässig gebremst werden können, wobei die Schwellwertbedingung erfüllt ist. Das Maximalbremsmoment ist mit anderen Worten das größte Gesamtbremsmoment, das unter Einhaltung von die Schwellwertbedingung definierenden Schlupf- und Radverzögerungsgrenzen von einem Rad auf den Boden übertragen werden kann. Ein derartiges Übertragen des Gesamtbremsmoments von dem Rad auf den Boden beziehungsweise die Fahrbahn erfolgt über einen Kontakt zwischen einem Reifen des Rades und der Fahrbahn. Die Schwellwertbedingung ist beispielsweise erfüllt, wenn eine Schlupf die Schlupfgrenze unterschreitet und/oder eine Radverzögerung die Radverzögerungsgrenze unterschreitet.
Gemäß dem Verfahren wird das Reibbremsmoment in Abhängigkeit von dem Maximalbremsmoment derart bestimmt wird, dass das Generatorbremsmoment des elektrischen Antriebs eine positive Regelreserve und eine negative Regelreserve aufweist. Eine Regelreserve des elektrischen Antriebs ist dabei das Vermögen des elektrischen Antriebs, das Generatorbremsmoment zu ändern. Die positive Regelreserve ermöglicht dem elektrischen Antrieb eine Erhöhung des Generatorbremsmoments. Eine negative Regelreserve ermöglicht dem elektrischen Antrieb ein Reduzieren des Generatorbremsmoments. Da das Gesamtbremsmoment die Summe aus dem Generatorbremsmoment und dem Reibbremsmoment ist, wird durch das Bestimmen des Reibbremsmoments insbesondere bei als Gesamtbremsmoment eingestelltem Soll-Bremsmoment auch das Generatorbremsmoment und somit die Regelreserve bestimmt. Die Regelreserve beziehungsweise Regelkapazität kann dabei unter Berücksichtigung von thermischen Aspekten bestimmt werden, um ein Überhitzen des elektrischen Antriebs zu vermeiden.
Dabei wurde erkannt, dass in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen eine kombinierte Nutzung des hochdynamisch regelbaren elektrischen Antriebs und des Bremssystems Vorteile bzgl. Bremsweg, Performance und Rekuperation erzielen kann, da in derzeitigen Systemen auch kurze ABS-Anregelungen zu längeren Abschaltzeiten der Dauerbremsen und/oder des elektrischen Antriebs führen können. Dabei kann die vorteilhafte Dynamik des elektrischen Antriebs zur kontinuierlichen Ausregelung des Schlupfs auf einen Zielwert genutzt werden, während die hohe Bremskraft des Bremssystems weiterhin parallel zur Verfügung steht. Die Rekuperation kann aufrechterhalten werden, was die Effizienz der Bremsung steigert.
Vorzugsweise wird das Reibbremsmoment derart bestimmt, dass die Summe aus dem Reibbremsmoment und einem der positiven Regelreserve entsprechenden Generatorbremsmoment das Maximalbremsmoment überschreitet. Damit ist sichergestellt, dass der elektrische Antrieb genug Generatorbremsmoment aufbringen kann, um in Kombination mit dem Reibbremsmoment das Maximalbremsmoment zu erreichen. Ferner muss dafür der elektrische Antrieb nicht voll ausgelastet werden, was aus thermischen Gesichtspunkten vorteilhaft sein kann.
Vorzugsweise wird das Reibbremsmoment derart bestimmt, dass die negative Regelreserve eine Minderung des Generatorbremsmoments um 40 % bis 60 % eines maximales Generatorbremsmoments des elektrischen Antriebs ermöglicht. Damit kann der elektrische Antrieb derart betrieben, dass jederzeit das Generatorbremsmoment substantiell erhöht oder erniedrigt werden kann. Das Reibbremsmoment kann auch derart bestimmt werden, dass die negative Regelreserve eine Minderung des Generatorbremsmoments um 80 % eines maximales Generatorbremsmoments des elektrischen Antriebs ermöglicht. Damit ist eine substantielle Erniedrigung des Generatorbremsmoment möglich, beispielsweise um bei einem Wechsel von einer Fahrbahn mit einem vergleichsweise hohen Reibwert auf eine Fahrbahn mit einem vergleichsweise niedrigen Reibwert schnell ein angemessen niedrigeres Generatorbremsmoments einregeln zu können.
Aus gleichen Gründen wird vorzugsweise das Reibbremsmoment derart bestimmt, dass die positive Regelreserve eine Erhöhung des Generatorbremsmoments um 40 % bis 60 % eines maximalen Generatorbremsmoments des elektrischen Antriebs ermöglicht.
Vorzugsweise erfolgt das Bestimmen des Reibbremsmoments unter Berücksichtigung eines Fahrzeugzustands und/oder einer Fahrbahneigenschaft. Damit sind auch die positive Regelreserve und die negative Regelreserve des elektrischen Antriebs abhängig von dem Fahrzeugzustand und/oder der Fahrbahneigenschaft. Der Fahrzeugzustand kann insbesondere die Dynamik des Fahrzeugs und/oder die Masse des Fahrzeugs betreffen. Die Fahrbahneigenschaft kann insbesondere einen Reibwert zwischen einem Rad des Fahrzeugs und einer Fahrbahn beziehungsweise einem Untergrund, auf dem das Rad angeordnet ist, betreffen.
Vorzugsweise erfolgt das Bestimmen des Reibbremsmoments unter Berücksichtigung eines Ladezustands einer Energiespeichervorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie. Beispielsweise kann ein tendenziell niedrigeres Reibbremsmoment bestimmt werden, wenn die Energiespeichervorrichtung einen vergleichsweise niedrigen Ladezustand aufweist, um durch die Nutzbremsung die Energiespeichervorrichtung zu laden; ein tendenziell höheres Reibbremsmoment kann bestimmt werden, wenn die Energiespeichervorrichtung einen vergleichsweise hohen Ladezustand aufweist, um eine Nutzbremsung zu reduzieren.
Vorzugsweise erfolgt das Bestimmen des Reibbremsmoments derart, dass bei einer vergleichsweise großen Radverzögerung ein kleineres Reibbremsmoment bestimmt wird als bei einer kleinen Radverzögerung. Mit anderen Worten können dazu eine erste Radverzögerung und eine zweite Radverzögerung miteinander verglichen werden. Ist die erste Radverzögerung größer als die zweite Radverzögerung wird für die erste Radverzögerung ein kleineres Reibbremsmoment bestimmt als für die zweite Radverzögerung. Dabei wurde erkannt, dass eine vergleichsweise große Radverzögerung zu einer tendenziell höheren Blockierneigung führt als eine kleine Radverzögerung. Wenn nun ein kleines Reibbremsmoment bestimmt wird, bleibt eine vergleichsweise große negative Regelreserve erhalten, um im Bedarfsfall durch den schnell ansprechenden elektrischen Antrieb das Generatorbremsmoment zu relaxieren und so das Risiko der Radblockierneigung zu mindern.
Vorzugsweise weist das Verfahren auf: Erfassen einer Änderung einer Fahrbahn und/oder eines Reibwerts zwischen der Fahrbahn und einem Rad, und Bestimmen einer Reibbremsmomentänderung unter Berücksichtigung der Änderung. Dabei wurde erkannt, dass eine Änderung der Fahrbahn eine Änderung eines maximalen Bremsmoments bedingt. Eine Berücksichtigung der Änderung der Fahrbahn und insbesondere eines Reibwert zwischen der Fahrbahn und dem Rad des Fahrzeugs bei dem Bestimmen der Reibbremsmomentänderung zum Ändern des Reibbremsmoment bedeutet, dass somit auch die Regelreserven des elektrischen Antriebs abhängig von der Fahrbahn berücksichtigt werden.
Vorzugsweise erfolgt gemäß der Reibbremsmomentänderung eine stufenweise und/oder stetige Änderung des Reibbremsmoments. Dabei kommt eine stufenweise Änderung des Reibbremsmoment beispielsweise bei einer sprunghaften Änderung einer Fahrbahneigenschaft und/oder eines Reibwerts in Betracht. Eine stetige Änderung des Reibbremsmoment kann unerwünschte Anregungen von Schwingungen vermeiden sowie die Notwendigkeit das Reibbremsmoment nachzuregeln minimieren.
Vorzugsweise ist das Reibbremsmoment mit einem Wert von Null bestimmbar. Beispielsweise auf einer besonders glatten Fahrbahn, wie Eis, kann das Reibbremsmoment auf null reduziert werden. Damit erfolgt ein Bremsen des Fahrzeugs allein durch den elektrischen Antrieb, der durch seine hohe Dynamik und Regelgüte vorteilhaft in solchen Situationen das Bremsen des Fahrzeugs übernimmt.
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.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät für eine Reibbremsvorrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, bereitgestellt. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, das hier beschriebene Verfahren durchzuführen. Das Steuergerät kann dazu eingerichtet sein, als optional und/oder vorteilhaft beschriebene Schritte des Verfahrens durchzuführen, um einen entsprechenden technischen Effekt zu erzielen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Reibbremsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Die Reibbremsvorrichtung weist das hier beschriebene Steuergerät auf. Alternativ kann das Steuergerät ein separates Steuergerät sein und/oder ein Steuergerät des elektrischen Antriebs sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Das Fahrzeug weist das hier beschriebene Steuergerät auf. Das Fahrzeug und/oder das Steuergerät kann dazu eingerichtet sein, als optional und/oder vorteilhaft beschriebene Schritte des Verfahrens durchzuführen, um einen entsprechenden technischen Effekt zu erzielen.
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;
2 eine schematische Darstellung eines Ablaufschemas eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
3 drei schematische Darstellungen von Bremsmomentkurven mit einem Bremsmoment als Funktion der Zeit.

Das Fahrzeug 300a, insbesondere Nutzfahrzeug 300b, wird im Folgenden als Fahrzeug 300a, 300b bezeichnet. Das Fahrzeug 300a, 300b ist ein Landfahrzeug und beispielsweise ein Lastkraftwagen, ein Bus, ein Anhänger und/oder ein mehrgliedriges Fahrzeug.
Das Fahrzeug 300a, 300b ist dazu eingerichtet, das mit Bezug zu 2 und 3 beschriebene Verfahren 100 durchzuführen. Dafür weist das Fahrzeug 300a, 300b in der in 1 gezeigten Ausführungsform einen elektrischen Antrieb 21, ein Steuergerät 250, eine Reibbremsvorrichtung 40 und eine Energiespeichervorrichtung 260 auf.
Das Steuergerät 250 ist dazu eingerichtet, eine Bremsanforderung 55 zum Bremsen des Fahrzeugs 300a, 300b mit einem Soll-Bremsmoment 56 zu empfangen und auszuwerten. Die Bremsanforderung 55 kann ein durch beispielsweise durch eine Pedalbetätigung und/oder eine Betätigung eines Retarder-Hebels durch einen Fahrer des Fahrzeugs 300a, 300b und/oder durch eine automatisierte Fahrfunktion ausgelöstes Signal umfassen, das beispielweise über einen Fahrzeugbus (nicht gezeigt) an das Steuergerät 250 übertragen wird.
Das Steuergerät 250 ist dazu eingerichtet, einen Fahrzeugzustand 350 betreffende Informationen zu empfangen und auszuwerten und/oder den Fahrzeugzustand 350 zu berechnen. Der Fahrzeugzustand 350 kann insbesondere für eine Dynamik des Fahrzeugs 300a, 300b betreffende und/oder ein Rad 210 des Fahrzeugs 300a, 300b betreffende Informationen umfassen. Beispielsweise kann der Fahrzeugzustand 350 Informationen zu einer Masse des Fahrzeugs 300a, 300b, einer Umgebungstemperatur, einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 300a, 300b, einem Ladezustand 261 einer Energiespeichervorrichtung 260 und/oder einer Beschleunigung des Fahrzeugs 300a, 300b umfassen.
Das Steuergerät 250 umfasst einen Prozessor 251 und einen Speicher 252, um Informationen zu verarbeiten und zu speichern. Damit ist das Steuergerät 250 dazu eingerichtet, die in 2 und 3 beschriebenen Schritte des Verfahren 100 durchführen. Insbesondere ist in dem Speicher 252 eine Schwellwertbedingung 59 gespeichert.
Das Steuergerät 250 ist in der in 1 gezeigten Ausführungsform mit dem elektrischen Antrieb 21 und dem Reibbremsvorrichtung 40 verbunden, um Regelinformationen 150 mit dem elektrischen Antrieb 21 und dem Reibbremsvorrichtung 40 auszutauschen, insbesondere um Messwerte zu empfangen und Regelsignale zu senden.
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 300a, 300b führen kann. Der elektrischen Antrieb 21 kann ein Ändern, insbesondere ein Reduzieren und ein Steigern des Generatorbremsmoments 25 bewirken.
Das Reibbremsvorrichtung 40 ist elektrisches Bremssystem 43 beziehungsweise ein elektronisch geregeltes Bremssystem und kann ein Reibbremsmoment 41 aufbringen. In einer nicht-gezeigten Ausführungsform ist das Reibbremsvorrichtung 40 ein pneumatischen und/oder hydraulisches Bremssystem.
Das Fahrzeug 300a, 300b gemäß 1 weist mehrere Räder 210 auf. Die Räder 210 sind auf einer Fahrbahn 215 angeordnet. Auf die Räder 210 kann jeweils ein durch die Fahrbahn 215 vermitteltes und durch den elektrischen Antrieb 21 und das Reibbremsvorrichtung 40 bewirktes Gesamtbremsmoment 320 wirken. Das Gesamtbremsmoment 320 ist die Summe aus Generatorbremsmoment 25 und Reibbremsmoment 41. Die Fahrbahn 215 kann insbesondere örtlichen Änderungen 216 unterliegen, wie durch die gestrichene Linie illustriert. Dabei kann die Fahrbahn 215 beispielsweise an verschiedenen Orten voneinander verschiedene Untergründe aufweisen und so zu verschiedenen Reibwerten µ führen.
Der elektrische Antrieb 21 kann als sogenannter Zentralantrieb dazu eingerichtet sein, das Generatorbremsmoment 320 auf mehrere Rädern 210 einer Achse (nicht gezeigt) anzuwenden. Der elektrische Antrieb 21 ist in der in 1 gezeigten Ausführungsform dazu eingerichtet, das Generatorbremsmoment 320 radindividuell anzuwenden, wobei 1 nur schematisch die Bremsung eines Rades 210 illustriert.
Die Dynamik eines jeden der Räder 210 ist durch eine messbare Radbeschleunigung beziehungsweise Radverzögerung 310 und/oder eine zeitliche Änderung der Radbeschleunigung charakterisierbar. Die Radverzögerung 310 und/oder die zeitliche Änderung der Radbeschleunigung kann durch Messwerte eines Raddrehzahlsensors (nicht gezeigt) und/oder durch eine Regelinformation 150 des elektrischen Antriebs 21 erfasst werden. Durch das wirkende Gesamtbremsmoment 320 stellt sich ein Schlupf zwischen dem Rad 210 und der Fahrbahn 215 ein. Der Schlupf kann beispielsweise durch Radgeschwindigkeiten ermittelt werden.
Der elektrische Antrieb 21 ist dazu eingerichtet, 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 ist der elektrische Antrieb dazu eingerichtet, ein Beaufschlagen des Rades 210 mit einem zeitlich vorbestimmten Anregungs-Drehmoment durchzuführen, wobei das Beaufschlagen des Rades 210 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. Der Reibwert µ ist eine Fahrbahneigenschaft 351.
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.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufschemas eines Verfahrens 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren 100 ist ein Verfahren 100 zum Betreiben einer Reibbremsvorrichtung 40 für ein einen zur Nutzbremsung NB eingerichteten elektrischen Antrieb 21 aufweisendes Fahrzeug 300a, 300b. Ein derartiges Fahrzeug 300a, 300b ist in 2 gezeigt. 3 wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Das Verfahren 100 gemäß 2 weist ein Erfassen 110 einer Bremsanforderung 55 zum Bremsen des Fahrzeugs 300a, insbesondere Nutzfahrzeugs 300b, mit einem Soll-Bremsmoment 56 auf. Das Soll-Bremsmoment 56 ist ein Sollwert für das Gesamtbremsmoment 320. Das aufbringbare Gesamtbremsmoment 320 kann jedoch beispielsweise aufgrund eines hohen Schlupfes und/oder eines niedriges Reibwerts µ beschränkt sein, was dazu führen kann, dass das eine Bremsung mit dem Soll-Bremsmoment 56 nicht möglich ist. Dann erfolgt eine Bremsung mit einem Gesamtbremsmoment 320, das kleiner als das Soll-Bremsmoment 56 ist. Die Bremsung mit dem Gesamtbremsmoment 320 erfolgt dann über eine Regelung des Schlupfes und/oder einer Radverzögerung 310. Dafür wird ein Maximalbremsmoments 57 bestimmt und ergibt sich indirekt aus der Regelung des Schlupfes und/oder einer Radverzögerung 310 und ist somit eine Art „Stellgröße“ der Regelung.
Es erfolgt ein Ermitteln 120 eines Maximalbremsmoments 57 unter Berücksichtigung einer Schwellwertbedingung 59. Die Schwellwertbedingung 59 kann insbesondere die Radblockierneigung betreffen. Damit kann die Schwellwertbedingung 59 eine Bedingung an eine Radverzögerung 310 und/oder einen Schlupf sein. Das Maximalbremsmoment 57 kann ein Rad 210 verzögern, ohne dass das Rad 210 blockiert, dass eine höchstzulässige Schlupfgrenze überschritten wird und/oder die Fahrsicherheit gefährdet ist.
Es erfolgt ein Bestimmen 130 eines Reibbremsmoments 41 zum Betreiben 140 der Reibbremsvorrichtung 40, wobei das Reibbremsmoment 41 in Abhängigkeit von dem Maximalbremsmoment 57 derart bestimmt wird, dass ein Generatorbremsmoment 25 des elektrischen Antriebs 21 eine positive Regelreserve 22 und eine negative Regelreserve 23 aufweist. Dafür ist der elektrische Antrieb 21 dazu eingerichtet, eine die positive Regelreserve 22 und die negative Regelreserve 23 betreffende Information an das Steuergerät 250 zu übermitteln. Die Information kann abhängig sein von den Generatorbremsmoment 25 und einem maximal durch den elektrischen Antrieb 21 bereitstellbaren maximalen Generatorbremsmoment 26. Die Regelreserven 22, 23 ergeben sich aus den Generatorbremsmoment 26, das die Differenz zwischen dem Soll-Bremsmoment 56 beziehungsweise dem Maximalbremsmoment 57 und dem Reibbremsmoment 41 ist.
Das Reibbremsmoment 41 wird derart bestimmt, dass, eine Summe aus dem Reibbremsmoment 41 und einem der positiven Regelreserve 22 entsprechenden Generatorbremsmoment 25 das Maximalbremsmoment 57 überschreitet. Beispielsweise kann das Reibbremsmoment 41 unter der Annahme, dass die Summe aus dem Generatorbremsmoment 25 und der positiven Regelreserve 22 das Maximalbremsmoment 57 um einen bestimmten Prozentwert von beispielsweise 10 % übersteigt, bestimmt werden. Das Reibbremsmoment 41 wird derart bestimmt, dass die negative Regelreserve 23 eine Minderung des Generatorbremsmoments 25 um 40 % bis 60 % eines maximales Generatorbremsmoments 26 des elektrischen Antriebs 21 ermöglicht. Das Reibbremsmoment 41 wird entsprechend derart bestimmt, dass die positive Regelreserve 22 eine Erhöhung des Generatorbremsmoments 25 um 40 % bis 60 % eines maximales Generatorbremsmoments 26 des elektrischen Antriebs 21 ermöglicht. Beispielsweise wird das Reibbremsmoment 41 derart bestimmt, dass sowohl eine Erhöhung als auch eine Minderung des Generatorbremsmoments 25 um 50 % möglich ist.
Die positive Regelreserve 22 und die negative Regelreserve 23 sind auch mit Bezug zu 3 beschrieben.
Das Bestimmen 130 des Reibbremsmoments 41 gemäß dem in 2 gezeigten Verfahren 100 erfolgt unter Berücksichtigung eines Fahrzeugzustands 350 und/oder einer Fahrbahneigenschaft 351. Das Bestimmen 130 des Reibbremsmoment 41 erfolgt dabei insbesondere unter Berücksichtigung eines Ladezustands 261 einer Energiespeichervorrichtung 260 zum Speichern von elektrischer Energie 262. Das Bestimmen 130 des Reibbremsmoments 41 erfolgt derart, dass bei einer vergleichsweise großen Radverzögerung 310 ein kleineres Reibbremsmoment 41 bestimmt wird als bei einer kleinen Radverzögerung 310.
Es folgt ein Erfassen 131 der Änderung 216 der Fahrbahn 215 und/oder des Reibwerts µ zwischen der Fahrbahn 215 und einem der Räder 210. Das Erfassen 131 der Änderung 216 kann beispielsweise über einen fahrzeugseitigen Sensor erfolgen, die beispielsweise die Fahrbahn 215 betreffende Informationen zur Auswertung durch das Steuergerät 250 erfassen. Der Reibwert µ kann wie in der zum Zeitpunkt der Anmeldung noch nicht veröffentlichen deutschen Patentanmeldung 10 2022 114 084.9 vom 03.06.2022 beschrieben ermittelt werden. Es erfolgt ein Bestimmen 132 einer Reibbremsmomentänderung 44 unter Berücksichtigung der Änderung 216. Gemäß der Reibbremsmomentänderung 44 erfolgt eine stufenweise und/oder stetige Änderung des Reibbremsmoments 41.
Es erfolgt ein Betreiben 140 der Reibbremsvorrichtung 40 gemäß dem Reibbremsmoment 41. Das Reibbremsmoment 41 ist mit einem Wert von Null bestimmbar. Mit anderen Worten wird die Reibbremsvorrichtung 40 abgeworfen. Er erfolgt dann eine Bremsung allein durch den elektrischen Antrieb 21. Das Gesamtbremsmoment 320 ist dann gleich dem Generatorbremsmoment 25.
3 zeigt drei schematische Darstellungen (3 (A), 3 (B) und 3 (C)) je von Bremsmomentkurven 400 mit einem Bremsmoment M als Funktion der Zeit t. Dabei zeigt je eine mit einer gepunkteten Linie dargestellte Kurve 401 die Abhängigkeit des Reibbremsmoments 41 von der Zeit t. Je eine mit einer durchgezogenen Linie dargestellte Kurve 402 zeigt das Gesamtbremsmoment 320 als Summe des Reibbremsmoments 41 und dem Generatorbremsmoment 25 in Abhängigkeit von der Zeit t. Das Generatorbremsmoment 25 als solches ist in der 3 nicht dargestellt. Je eine mit gestrichener Linie dargestellte Kurve 403 zeigt ein maximales Gesamtbremsmoment 322 als Summe aus dem Reibbremsmoments 41 und dem maximal bereitstellbaren Generatorbremsmoment 26. 3 dient zur weiteren Beschreibung des Verfahren 100 gemäß 2.
Die Kurven 400 sind dabei je durch einen Zeitpunkt t1 charakterisiert. Anfangs und bis zum Zeitpunkt t1 ist eine Regelung des Generatorbremsmoments 25 passiv. Das Generatorbremsmoment 25 ist konstant und das Reibbremsmoment 41 folgt der Bremsanforderung 55 beziehungsweise dem Soll-Bremsmoment 56.
Ab dem Zeitpunkt t2 ist eine Regelung des Generatorbremsmoments 25 aktiv. Das Generatorbremsmoments 25 wird geregelt, um damit die Schwellwertbedingung 59 möglichst erfüllt bleibt.
In dem in 3 (A) gezeigten Szenario erfolgt ein Halten des Bremsdrucks beziehungsweise des Reibbremsmoments.
In dem in 3 (B) gezeigten Szenario ist zu Beginn der Regelung am Zeitpunkt t1 der elektrische Antrieb 21 voll oder annähernd voll ausgelastet. Daher erfolgt eine Anpassung des Reibbremsmoments 41, um den elektrischen Antrieb 21 zu entlasten. Somit wird das Reibbremsmoment 41 erhöht. Die Erhöhung des Reibbremsmoments 41 erfolgt derart, dass der elektrische Antrieb 21 das Generatorbremsmoment um 50 % erhöhen und auch um 50 % verringern kann. Der elektrische Antrieb 21 wird demnach entlastet und bekommt eine ausgeglichene Regelreserve 22, 23 in beide Richtungen, also eine mit der positiven Regelreserve 22 ausgeglichene negative Regelreserve 23.
In dem in 3 (C) gezeigten Szenario ist zu Beginn der Regelung am Zeitpunkt t1 der elektrische Antrieb 21 nur vergleichsweise wenig ausgelastet. Daher erfolgt eine Anpassung des Reibbremsmoments 41, um den elektrischen Antrieb 21 zu belasten. Somit wird das Reibbremsmoment 41 verringert. Das Mindern des Reibbremsmoments 41 erfolgt derart, dass der elektrische Antrieb 21 das Generatorbremsmoment um 50 % erhöhen und auch um 50 % verringern kann. Der elektrische Antrieb 21 wird demnach belastet und bekommt eine ausgeglichene Regelreserve 22, 23 in beide Richtungen, also eine mit der positiven Regelreserve 22 ausgeglichene negative Regelreserve 23.
Bezugszeichen (Teil der Beschreibung):

21: elektrischer Antrieb
22: positive Regelreserve
23: negative Regelreserve
25: Generatorbremsmoment
26: maximales Generatorbremsmoment
40: Reibbremsvorrichtung
41: Reibbremsmoment
43: elektrisches Bremssystem
44: Reibbremsmomentänderung
55: Bremsanforderung
56: Soll-Bremsmoment
57: Maximalbremsmoment
59: Schwellwertbedingung
100: Verfahren
110: Erfassen einer Bremsanforderung
120: Ermitteln
130: Bestimmen
131: Erfassen einer Änderung
132: Bestimmen einer Reibbremsmomentänderung
140: Betreiben
150: Regelinformation
210: Rad
215: Fahrbahn
216: Änderung
250: Steuergerät
251: Prozessor
252: Speicher
260: Energiespeichervorrichtung
261: Ladezustand
262: elektrische Energie
300a: Fahrzeug
300b: Nutzfahrzeug
310: Radverzögerung
320: Gesamtbremsmoment
322: maximales Gesamtbremsmoment
350: Fahrzeugzustand
351: Fahrbahneigenschaft
400: Bremsmomentkurve
401: Kurve
402: Kurve
403: Kurve
M: Bremsmoment
µ: Reibwert
NB: Nutzbremsung
t: Zeit
t1: Zeitpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102019135087 A1 [0005]
DE 102012217679 A1 [0006]
DE 102022114084 [0039, 0048]

Claims

Verfahren (100) zum Betreiben einer Reibbremsvorrichtung (40) für ein einen zur Nutzbremsung (NB) eingerichteten elektrischen Antrieb (21) aufweisendes Fahrzeug (300a), insbesondere Nutzfahrzeug (300b), wobei das Verfahren (100) aufweist: - Erfassen (110) einer Bremsanforderung (55) zum Bremsen des Fahrzeugs (300a), insbesondere Nutzfahrzeugs (300b), mit einem Soll-Bremsmoment (56); - Ermitteln (120) eines Maximalbremsmoments (57) unter Berücksichtigung einer Schwellwertbedingung (59); - Bestimmen (130) eines Reibbremsmoments (41) zum Betreiben (140) der Reibbremsvorrichtung (40), wobei das Reibbremsmoment (41) in Abhängigkeit von dem Maximalbremsmoment (57) derart bestimmt wird, dass ein Generatorbremsmoment (25) des elektrischen Antriebs (21) eine positive Regelreserve (22) und eine negative Regelreserve (23) aufweist; und - Betreiben (140) der Reibbremsvorrichtung (40) gemäß dem Reibbremsmoment (41).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Reibbremsmoment (41) derart bestimmt wird, dass eine Summe aus dem Reibbremsmoment (41) und einem der positiven Regelreserve (22) entsprechenden Generatorbremsmoment (25) das Maximalbremsmoment (57) überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Reibbremsmoment (41) derart bestimmt wird, dass die negative Regelreserve (23) eine Minderung des Generatorbremsmoments (25) um 40 % bis 60 % eines maximales Generatorbremsmoments (26) des elektrischen Antriebs (21) ermöglicht.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Reibbremsmoment (41) derart bestimmt wird, dass die positive Regelreserve (22) eine Erhöhung des Generatorbremsmoments (25) um 40 % bis 60 % eines maximales Generatorbremsmoments (26) des elektrischen Antriebs (21) ermöglicht.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bestimmen (130) des Reibbremsmoments (41) unter Berücksichtigung eines Fahrzeugzustands (350) und/oder einer Fahrbahneigenschaft (351) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bestimmen (130) des Reibbremsmoment (41) unter Berücksichtigung eines Ladezustands (261) einer Energiespeichervorrichtung (260) zum Speichern von elektrischer Energie (262) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bestimmen (130) des Reibbremsmoments (41) derart erfolgt, dass bei einer vergleichsweise großen Radverzögerung (310) ein kleineres Reibbremsmoment (41) bestimmt wird als bei einer kleinen Radverzögerung (310).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren (100) aufweist: - Erfassen (131) einer Änderung (216) einer Fahrbahn (215) und/oder eines Reibwerts (p) zwischen der Fahrbahn (215) und einem Rad (210), und - Bestimmen (132) einer Reibbremsmomentänderung (44) unter Berücksichtigung der Änderung (216).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei gemäß der Reibbremsmomentänderung (44) eine stufenweise und/oder stetige Änderung des Reibbremsmoments (41) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Reibbremsmoment (41) mit einem Wert von Null bestimmbar ist.
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 10 durchzuführen
Steuergerät (250) für eine Reibbremsvorrichtung für ein Fahrzeugs (300a), insbesondere Nutzfahrzeugs (300b), wobei das Steuergerät (250) dazu eingerichtet ist, das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.
Reibbremsvorrichtung für ein Fahrzeug (300a), insbesondere Nutzfahrzeug (300b), umfassend das Steuergerät nach Anspruch 12.
Fahrzeug (300a), insbesondere Nutzfahrzeug (300b), umfassend das Steuergerät (250) nach Anspruch 12 und/oder die Reibbremsvorrichtung nach Anspruch 13.