DE19607823C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage von Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage von Fahrzeugen mit elektrischem AntriebInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Steuerung der Bremsanlage von Fahrzeugen mit
elektrischem Antrieb gemäß den Oberbegriffen der
unabhängigen Patentansprüche.
Aus der WO-A 93/01959 ist eine Bremsanlage für
Kraftfahrzeuge mit elektrischem Antrieb bekannt, bei welcher
zur Abbremsung des Fahrzeugs eine konventionelle
Reibungsbremse und eine regenerative Bremse über den oder
die Antriebsmotoren des Fahrzeugs eingesetzt werden. Dabei
wird bei Betätigen des Bremspedals der Bremskraftanteil der
regenerativen elektrischen Bremse und der der herkömmlichen
Reibungsbremse derart bestimmt, daß die Energierückgewinnung
über die regenerative Bremse optimal ist. Ferner wird
abhängig von der Rücknahmerate des Gaspedals in die elektro-
regenerative Bremse eingegriffen, um die aus herkömmlichen
Fahrzeugen bekannte Schleppmomentenwirkung bei Rücknahme des
Gaspedals zu simulieren.
Aus dem US-Patent 5,433,512 ist ein Verfahren und eine Vor
richtung zur Steuerung der Bremsanlage von Fahrzeugen mit
elektrischem Antrieb bekannt, die sowohl eine Reibungsbremse
als auch eine regenerative Bremse über den wenigstens einen
Antriebsmotor des Fahrzeugs umfaßt. Auch hier wird die
Bremswirkung der regenerativen Bremse und die der Reibungs
bremse abhängig von der Bremspedalbetätigung eingestellt, so
daß auch bei dieser bekannten Vorgehensweise eine aufwendige
Mehrgrößenbetrachtung notwendig ist.
Da bei der bekannten Lösung während eines Bremsvorgangs
sowohl in die Reibungs- als auch in die elektro-regenerative
Bremse eingegriffen wird, sind aufwendige Maßnahmen
notwendig, mit deren Hilfe während eines Bremsvorgangs die
Eingriffe in diese beiden Bremsenarten koordiniert und die
gegenseitige Beeinflussung berücksichtigt werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Steuerung einer
Bremsanlage von Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb mit
Reibungs- und elektro-regenerativen Bremse zu vereinfachen,
ohne daß eine wesentliche Verschlechterung der
Energierückgewinnung beim Abbremsen des Fahrzeugs auftritt.
Dies wird durch die Merkmale der
unabhängigen Patentansprüche erreicht.
Die erfindungsgemäße Lösung gibt eine Steuerung der
Bremsanlage von Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb an, die
ohne aufwendige Maßnahmen in bezug auf die Steuerung der
elektro-regenerativen und der herkömmlichen Reibungsbremse
auskommt. Insbesondere wird eine aufwendige und schwierige
Mehrgrößenregelung vermieden und die beiden geregelten
Bremsanlagen im Fahrzeug (Reibungsbremse, elektrische
Bremse) weitgehend ohne gegenseitige Störung betrieben.
Ferner ist vorteilhaft, daß entweder elektrisch oder
konventionell gebremst wird. Daher treten keine
Schwierigkeiten mit dem Volumenhaushalt der konventionellen
Reibungsbremse (hydraulisch) auf, da kein Druckmittelvolumen
verschoben werden muß, um einem bestimmten Pedalweg des
Bremspedals eine bestimmte Verzögerung zuzuordnen. Die von
der elektro-regenerativen Bremse erzeugte Verzögerung wird
über das Fahrpedal erzeugt, die von der Reibungsbremse
erzeugte über das Bremspedal.
Besonders vorteilhaft ist, daß der Fahrer die Möglichkeit
hat, mit dem Fahrpedal seinen Bremswunsch einzustellen,
wobei die elektrische Bremse als Basisbremse dient. Erst
wenn die damit erzielte Verzögerung nicht ausreicht, muß der
Fahrer die konventionelle Reibungsbremse benutzen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei
zeigt
Fig. 1 ein Übersichtsschaltbild einer Steuereinheit
für eine Bremsanlage eines Fahrzeugs mit elektrischem
Antrieb, während in
Fig. 2 die erfindungsgemäße Lösung in
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Rechenprogramm
eines Mikrocomputers dargestellt ist.
Fig. 3 schließlich
zeigt die erfindungsgemäße Lösung anhand von Zeitdiagrammen.
Fig. 1 zeigt eine Steuereinrichtung 10 für eine Bremsanlage
eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb. Der
Steuereinheit 10 werden von einer Meßeinrichtung 12 zur
Erfassung der Fahrpedalstellung eine Eingangsleitung 14, von
Meßeinrichtungen 16 bis 18, die weitere Betriebsgrößen der
Antriebseinheit und/oder des Fahrzeugs, wie Drehzahl,
Radgeschwindigkeiten, etc., erfassen, Eingangsleitungen 20
bis 22, und von einer Meßeinrichtung 24 zur Erfassung der
Bremspedalbetätigung eine Eingangsleitung 26 zugeführt. Über
eine Ausgangsleitung 28 steuert die Steuereinrichtung 10 den
oder die elektrischen Antriebsmotoren 30 zumindest für den
Bremsbetrieb, in einem Ausführungsbeispiel auch im
Antriebsfall. Ferner ist eine konventionelle
Reibungsbremsanlage 32 für die Radbremsen 34, 36, 38 und 40
des Fahrzeugs vorgesehen, die über eine elektrische,
hydraulische oder pneumatische Wirkverbindung 42 vom
Bremspedal 24 betätigt wird.
Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lösung ist die Aufteilung
der Bremsensteuerung auf zwei verschiedene Pedale. Die
Steuerung der elektrischen regenerativen Bremse erfolgt
dabei durch das Fahrpedal, indem durch eine entsprechende
Pedalstellungssensierung und eine Auswerteschaltung die Art
der durch den Fahrer ausgelösten Leistungsrücknahme sensiert
wird. Wird beispielsweise das Fahrpedal mit hoher
Geschwindigkeit oder Beschleunigung zurückgenommen, wird in
der Auswerteschaltung ein entsprechend hoher
Verzögerungswunsch erkannt und über die elektrische Bremse
eingestellt. Ist die Fahrpedalrücknahme hingegen nur sehr
langsam erfolgt, wird in der Auswerteschaltung eine nur
geringe oder gar keine Verzögerung eingestellt. Nimmt der
Fahrer das Fahrpedal sehr schnell zurück und betätigt kurz
darauf das Bremspedal, so wird davon ausgegangen, daß eine
Gefahrensituation vorliegt. In diesem Fall wird über die
elektrische Bremse keine Verzögerung oder nur eine sehr
geringe Verzögerung eingestellt oder die Verzögerung der
elektrischen Bremse wird langsam zurückgenommen. Bei
Betätigen des Bremspedals wird durch die elektrische Bremse
keine zusätzliche Verzögerung eingestellt. Die elektrische
Bremse wirkt demnach als Basisbremse, vergleichbar zur
Motorbremse bei schweren Nutzfahrzeugen. In einem
vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann anstelle des
Fahrpedals zur Auslösung der elektrischen Bremse ein
zusätzlicher Schalter vorgesehen sein. Bei Betätigung des
Bremspedals bleibt die elektrische Bremse so lange aktiv,
bis sie durch einen Antiblockierregler abgeschaltet oder auf
einen vorgegebenen Wert gesteuert wird. Im bevorzugten
Ausführungsbeispiel stellt die Reibungsbremse eine
hydraulische Bremsanlage mit einem konventionellen
Antiblockiersystem dar. Das Antiblockiersystem übernimmt die
Schlupfüberwachung der Räder und erteilt der elektrischen
Bremse den Befehl, die von ihr erzeugte Bremswirkung
abzuschalten oder auf einen bestimmten Wert zu steuern.
Dieser Übergang erfolgt vorzugsweise zum ruckfreien Übergang
ohne Verzögerungssprung über eine zeitliche Rampenfunktion.
Eine entsprechende Steuerung der elektrischen Bremse erfolgt
in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel auch dann, wenn
der Fahrer das Bremspedal betätigt. Durch die Einstellung
der Bremswirkung der elektrischen Bremse auf einen
vorgegebenen Wert kann eine gewünschte Bremskraftverteilung
bei Bremsbetätigung vorgegeben werden.
Die erfindungsgemäße Lösung wird im bevorzugten
Ausführungsbeispiel als Programm eines Mikrocomputers der
Steuereinheit 10 realisiert. Ein bevorzugtes Beispiel für
ein derartiges Programm ist anhand des Flußdiagramms in
Fig. 2 geschildert. Der dort dargestellte Programmteil wird
zu vorgegebenen Zeitpunkten, beispielsweise in
Zeitintervallen von 10 bis 100 msec, gestartet.
In einem ersten Schritt 100 werden die zur Durchführung der
erfindungsgemäßen Lösung notwendigen Betriebsgrößen
eingelesen. Diese sind zumindest eine die
Bremspedalbetätigung repräsentierende Größe (Status eines
Bremspedalschalters, Ausmaß der Bremspedalbetätigung, etc.),
eine die Stellung des Gaspedals repräsentierende Größe, eine
den Status des Antiblockierreglers (aktiv oder nicht aktiv)
repräsentierende Größe und gegebenenfalls eine die Drehzahl
des oder der Antriebsmotoren und/oder der
Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierende Größe. Im
darauffolgenden Abfrageschritt 102 wird der Status des
Antiblockierreglers überprüft. Ist er aktiv, so wird gemäß
Schritt 104 die regenerative Bremse abgeschaltet oder deren
Bremswirkung auf einen bestimmten Wert gesteuert und gemäß
Schritt 106 die Antiblockierregelung in bekannter Weise
durchgeführt. Danach wird der Programmteil beendet und zu
gegebener Zeit wiederholt. Befindet sich der
Antiblockierregler nicht im Eingriff, so wird im
Abfrageschritt 108 überprüft, ob das Bremspedal betätigt
ist. Ist das Bremspedal betätigt und führt der Fahrer eine
Abbremsung des Fahrzeugs über die konventionelle
Reibungsbremse durch, so wird gemäß Schritt 110 das
eingestellte Bremsmoment der regenerativen Bremse nicht
verändert. Darüber hinaus kann in vorteilhaften
Ausführungsbeispielen die Bremskraftverteilung der
konventionellen Reibungsbremse durch entsprechende
Drucksteuerung dieses Bremsmoment, welches von der
regenerativen Bremse aufgebracht wird und in der Regel nur
auf die Antriebsachse wirkt, berücksichtigen. In anderen
vorteilhaften Ausführungsbeispielen wird das Bremsmoment der
elektrischen Bremse auf einen vorgegeben Wert eingestellt
und auf diese eine vorgegebene Bremskraftverteilung
eingehalten. Nach Schritt 110 wird der Programmteil beendet.
Wurde im Schritt 108 festgestellt, daß kein Bremsvorgang
durch Bremspedalbetätigung vorliegt, wird im Schritt 102 die
Änderung der Fahrpedalstellung, d. h. die Geschwindigkeit der
Fahrpedalstellungsänderung durch Differentiation des
Fahrpedalstellungssignals oder durch Vergleich des
Fahrpedalstellungssignals in zwei Programmdurchläufen
ermittelt. Daraufhin wird im Schritt 114 ermittelt, ob der
Fahrer das Fahrpedal zurückgenommen hat. Ist dies der Fall,
so wird diese Rücknahme des Fahrpedals gemäß der
erfindungsgemäßen Lösung als Bremswunsch interpretiert.
Daher wird gemäß Schritt 116 das von der regenerativen
Bremse einzustellende Bremsmoment aus einem Kennfeld, einer
Kennlinie oder einer Tabelle, abhängig von der
Rücknahmegeschwindigkeit des Fahrpedals durch den Fahrer
bestimmt. Darüber hinaus können zur Bestimmung des
einzustellenden Bremsmoments der regenerativen Bremse
weitere Betriebsgrößen, beispielsweise die Absolutstellung
des Fahrpedals nach dessen Rücknahme, die Drehzahl des oder
der Antriebsmotoren und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit
berücksichtigt werden. In einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel ergeben sich die folgenden
Abhängigkeiten des einzustellenden Bremsmoments von den
Betriebsgrößen. Eine geringe Rücknahmegeschwindigkeit des
Fahrpedals führt zu einer geringen Bremswirkung durch die
regenerative Bremse. Mit zunehmender
Rücknahmegeschwindigkeit wird das einzustellende Bremsmoment
erhöht. Wird das Fahrpedal sehr schnell zurückgenommen und
anschließend das Bremspedal betätigt, so wird keine oder nur
eine sehr kleine Bremswirkung über die regenerative Bremse
eingestellt. Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß
die letztgenannte Abhängigkeit nur dann vorhanden ist, wenn
eine sehr schnelle Rücknahme bis zum losgelassenen Fahrpedal
erkannt wird. Ferner ist in der Regel im bevorzugten
Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß die Bremswirkung mit
kleiner werdender Absolutstellung des Fahrpedals nach der
Rücknahme (bei gleicher Geschwindigkeit) größer wird. Ferner
kann in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel vorgesehen
sein, daß je größer die Fahrgeschwindigkeit und je größer
die Drehzahl des Antriebsmotors ist, desto größer das von
der regenerativen Bremse eingestellte Bremsmoment wird. Das
gemäß Schritt 106 ermittelte Bremsmoment wird dann durch
entsprechende Vorgabe des Steuerstroms für den oder die
Antriebsmotoren eingestellt und gemäß Schritt 118 ein Flag
auf den Wert 1 gesetzt. Danach wird der Programmteil beendet
und zu gegebener Zeit wiederholt.
Hat Schritt 114 ergeben, daß keine Rücknahme des Fahrpedals
erfolgt ist, so wird gemäß Schritt 120 überprüft, ob das
Fahrpedal betätigt wurde im Sinne einer Leistungszunahme.
Ist dies nicht der Fall, wird im Schritt 122 überprüft, ob
das Flag den Wert 1 aufweist. Ist dies der Fall, wird gemäß
Schritt 116 das Bremsmoment gemäß den vorliegenden Werten
bezüglich Rücknahmegeschwindigkeit und gegebenenfalls
Fahrpedalstellung, Motordrehzahl und/oder
Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt und mit Schritt 118
fortgefahren. Weist das Flag gemäß Schritt 122 den Wert 0
auf oder hat Schritt 120 ergeben, daß das Fahrpedal im Sinne
einer Leistungszunahme des Antriebsmotors betätigt wurde, so
wird im Schritt 124 die Bremswirkung der regenerativen
Bremse, sofern eine eingestellt ist, aufgehoben und das Flag
auf den Wert Null gesetzt. Die Antriebsleistung des
Fahrzeugs wird dann auf der Basis des Fahrerwunsches durch
entsprechende Steuerung des oder der Antriebsmotoren
eingestellt. Nach Schritt 124 wird der Programmteil beendet
und zu gegebener Zeit wiederholt.
Die erfindungsgemäße Lösung ist in Fig. 3 anhand von
Zeitdiagrammen verdeutlicht. Dabei ist in Fig. 3a ein
beispielhafter zeitlicher Verlauf der Fahrpedalstellung, in
Fig. 3b der Zeitverlauf der Bremspedalbetätigung und in
Fig. 3c der zeitliche Verlauf des von der regenerativen
Bremse eingestellten Bremsmoments M dargestellt.
Zunächst betätigt der Fahrer das Fahrpedal, so daß das
Fahrzeug mit einer bestimmten Geschwindigkeit sich bewegt.
Zu einem Zeitpunkt T1 nimmt der Fahrer das Fahrpedal mit
einer geringen Rücknahmegeschwindigkeit auf einen kleineren
Wert zurück. Dies bedeutet, daß zum Zeitpunkt T1 ein kleines
Bremsmoment M1 durch die regenerative Bremse erzeugt wird,
welches sich bis zum Zeitpunkt T2 gegebenenfalls
entsprechend der weiteren Betriebsgrößen verändert. Die
Fahrpedalstellung bleibe in diesem Zeitraum unverändert. Zum
Zeitpunkt T2 nimmt der Fahrer das Fahrpedal mit einer
größeren Rücknahmegeschwindigkeit vollständig zurück. Dies
bedeutet, daß zum Zeitpunkt T2 von der regenerativen Bremse
zusätzlich Bremsmoment (M2) aufgebaut wird. Das Fahrzeug
bremst infolge der Rücknahme des Fahrpedals ab. Zum
Zeitpunkt T3 betätige der Fahrer das Bremspedal und damit
die konventionelle Reibungsbremse. Dies führt dazu, daß der
Anteil des regenerativen Bremsmoments ab dem Zeitpunkt T3
konstant bleibt. Zum Zeitpunkt T4 löst der Fahrer das
Bremspedal, so daß zu diesem Zeitpunkt der im Zeitraum
zwischen T2 und T3 berechnete Bremsmomentenverlauf wieder
eingeleitet wird. Allerdings betätigt der Fahrer zum
Zeitpunkt T5 das Fahrpedal wieder, um das Fahrzeug zu
beschleunigen. Dies führt dazu, daß ab dem Zeitpunkt T5 von
der regenerativen Bremse kein Bremsmoment mehr aufgebaut
wird. Zum Zeitpunkt T6 nimmt der Fahrer das Fahrpedal
schlagartig zurück. Zum Zeitpunkt T7 betätigt der Fahrer das
Bremspedal, so daß ein sehr geringes Bremsmoment durch die
regenerative Bremse erzeugt wird.
Es zeigt sich, daß die regenerative Bremse des Fahrzeugs als
Basisbremse dient und abhängig vom Verhalten der
Fahrpedalbetätigung durch den Fahrer gesteuert wird. Die
Bremspedalbetätigung führt zu keiner weiteren Beeinflussung
der regenerativen Bremse. Entsprechend sind die beiden
Bremsregelungen im wesentlichen unabhängig voneinander, so
daß gegenseitige Störungen bei der Auslegung der Regelungen
nicht beachtet werden müssen.
Die Einstellung einer Bremswirkung durch die elektro-
regenerativen Bremse erfolgt durch Regelung oder Steuerung
des von der Bremse ausgebrachten Bremsmoments, der
Bremskraft, des Ansteuerstromes, etc.
Claims (8)
1. Verfahren zur Steuerung der Bremsanlage von Fahrzeugen
mit elektrischem Antrieb, die sowohl eine Reibungsbremsanla
ge als auch die Möglichkeit einer regenerativen Abbremsung
über den wenigstens einen Antriebsmotor des Fahrzeugs um
faßt,
- - wobei die Rücknahme des Fahrpedals erfaßt wird,
- - wobei die Bremspedalbetätigung erfaßt wird,
- - wobei die Bremswirkung, die von der regenerativen Bremse aufgebracht wird, abhängig von der Rücknahme des Fahrpedals und unabhängig vom Ausmaß der Bremspedalbetätigung einge stellt wird, und
- - wobei die Bremswirkung der Reibungsbremsanlage abhängig von der Bremspedalbetätigung und unabhängig von der Rücknah me des Fahrpedals eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die regenerative Bremse abhängig von der Rücknahmegeschwin
digkeit des Fahrpedals gesteuert wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die regenerative Bremse ein
Bremsmoment erzeugt, welches mit steigender Rücknahmege
schwindigkeit des Fahrpedals größer wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß bei sehr schneller Rücknahme des
Fahrpedals und anschließender Bremspedalbetätigung von der
regenerativen Bremse keine Bremswirkung aufgebaut wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die regenerative Bremse ferner ab
hängig vom Zustand eines Antiblockierreglers, der Drehzahl
des wenigstens einen Antriebsmotors, der Stellung des Fahr
pedals und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das die Ansteuerung der regenera
tiven Bremse unverändert bleibt oder eine vorgegebene Brems
wirkung eingestellt wird, wenn das Bremspedal betätigt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die regenerative Bremse abgeschal
tet wird, wenn das Bremspedal betätigt wird.
8. Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage von Fahrzeugen
mit elektrischem Antrieb, die sowohl eine Reibungsbremse als
auch eine regenerative Bremse über den wenigstens einen An
triebsmotor des Fahrzeugs umfaßt, mit wenigstens einer Steu
ereinheit, die abhängig von der Fahrpedalbetätigung die re
generative Bremse steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinheit die regenerative Bremse abhängig von der Rück
nahme des Fahrpedals und unabhängig vom Ausmaß einer Brems
pedalbetätigung steuert.
Priority Applications (5)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
ID=27512496
Family Applications (1)
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DE19607823A Expired - Lifetime DE19607823C1 (de) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage von Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb |
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