SE534115C2 - Bromssystem där friktionsbroms och regenerativ broms aktiveras i beroende av pedalnedtryckning - Google Patents

Description

20 25 30 534 115 2 Generellt kan ett elektriskt regenerativt system inte alltid generera maximalt begärd bromseffekt, vilket innebär att för lägre begärda bromseffekter används elektriska regenerativa system och för högre bromseffekter friktionssystem.

Således är syfiet med US-2007/0296264 att använda elektriska regenerativa bromsar i kombination med friktionsbromsar utan att föraren märker någon skillnad jämfört med enbart användning av friktionsbromsar. Detta sker genom att styra trycket för bromsmediet på lämpligt sätt.

US-6,457,784 avser en metod och en anordning för att bestämma styrvärden för bromskrafierna för ett bromssystem med friktionsbroms och elektriskt regenererande broms, bland annat med avseende på hur bromskraftema skall fördelas mellan olika hjulaxlar.

US-5,853,229 avser en metod och en anordning för att styra bromssystemet för ett motorfordon med elektrisk framdrivning. Genom användning av en konventionell hydraulisk eller pneumatisk friktionsbroms uppnås optimal koordinering mellan regenerativ bromsning via den elektriska motom och friktionsbromsning, så att så mycket energi som möjligt kan återvinnas. Detta åstadkommes genom att använda bromskraften för drivmotom att pålöra re generativ bromsning i ett första bromsintervall med en övre gräns som definieras av ett bestämt läge för bromspedalen där friktionsbromsen väsentligen inte har någon inverkan i detta första intervall. När pedalen rör sig förbi detta läge, vilket företrädesvis motsvarar maximal bromskraft för den elektriska motorn, bidrar friktionsbromsen med bromskrafi motsvarande den fortsatta pedalnedtryckningen.

US-2004/025 1095 avser ett bromssystem för ett fordon innefattande både en friktionsbroms och en regenerativ broms, där en mindre bromspedalnedtryckning aktiverar enbart den regenerativa bromsen och när pedalnedtryckningen ökar ansätts även friktionsbromsen. Genom att påföra en motkraft till pedalnedtryckningen åstadkommes att pedalnedtryckningen efterliknar den som föreligger vid enbart användande av friktionsbroms. 10 15 20 25 30 534 '|'|5 3 GB-22978l4 avser ett bromssystem för ett fordon och består av en regenerativ broms och en friktionsbroms. Även detta system fungerar så att den regenerativa bromsen aktiveras först och sedan, vid större pedalnedtryekning, börjar friktionsbromsen verka.

En nackdel med dagens bromssystem i hybridfordon är att om en förare av ett hybridfordon begär mer bromskraft än vad som motsvarar full regenerativ bromsning, dvs. full elektrisk bromsning med elmotom, kommer de mekaniska friktionsbromsarna att användas vilket innebär att energi som skulle kunna återvinnas går förlorad genom upphettning av de mekaniska bromsarna.

För att regenerera så mycket bromsenergi som möjligt är det viktigt att inte i onödan bromsa med de mekaniska bromsarna. Detta sker idag genom att bromsa regenerativt, t.ex. elektriskt, då mindre retardation begärs än vad som motsvarar att man bromsar maximalt regenerativt. Föraren får dock ingen återkoppling på när elektrisk bromsning används fullt ut eller inte. Även om föraren skulle göras medveten om detta genom till exempel information på instrumentpanelen eller liknande innebär föreliggande uppfinning en hjälp för föraren att lättare hitta det bromspedalläge som leder till maximalt utnyttjande av bromsenergin.

Det är således önskvärt att bromsa elektriskt så mycket som möjligt för att inte bromsa bort energi vilket oavsiktligt kan ske ibland då föraren bromsar med friktionsbromsen.

Det övergripande syftet med föreliggande uppfinning är att energimässigt optimera bromsning av ett fordon utrustat med både friktionsbroms/tillsatsbroms och regenerativ broms.

Sammanfattning av uppfinningen Ovan nämnda syften åstadkommes med uppfinningen definierad av det oberoende patentkravet.

Föredragna utföringsformer definieras av de beroende patentkraven. 10 l5 20 25 30 534 '|'|5 4 Genom föreliggande uppfinning ges föraren en återkoppling om denne bromsar med hjulbromsama eller inte, vilket sker genom att utnyttja fordonets bromspedalkaraktäristik för att hjälpa föraren att hitta det läge som innebär full elektrisk bromsverkan.

Företrädesvís sker ingen återkoppling genom någon form av indikering, Lex. ljus eller ljud, utan genom att föraren, pga. att bromspedalskaraktäristiken har ändrats, fås att bromsa på ett sätt som innebär att den regenerativa bromsen utnyttjas i högre grad.

I praktiken märks detta genom att trots att föraren trycker ner bromspedalen för att få ytterligare bromsverkan fortsätter den regenerativa bromsen att verka. Detta gör den upp till ett gränsvärde för pedalnedtryekningen där friktionsbromsen tar vid. Syftet är att föraren efter hand skall inse att han/hon måste påbörja bromsningen tidigare för att undvika att friktionsbromsen används, dvs. för att undvika att man bromsar bort energi.

Läget där den regenerativa bromsen inte ökar kan tydligt kännas av en erfaren förare.

Föreliggande ansökan avser ett bromssystem som gör föraren medveten om vilken typ av bromsar (regenerativa eller mekaniska) som används för tillfället. Ovan har beskrivits ett antal patentdokument som behandlar olika aspekter av regenerativ bromsning i kombination med friktionsbromsning. I inget av patentdokumenten tas hänsyn till att föraren har stor inverkan pä resultatet genom sätt som denne bromsar på. Den teknik som beskrivs behandlar metoder för att i varje ögonblick återvinna så mycket bromsenergi som möjligt givet förarens begäran. Det tas däremot inte hänsyn till att föraren genom att ändra sitt sätt att bromsa kan spara stora mängder energi. För att föraren skall ha en möjlighet att göra detta måste denne göras medveten om vilken typ av bromsar som används och hjälpas att i så stor utsträckning som möjligt använda de mekaniska bromsarna så lite som möjligt.

Detta åstadkommes enligt föreliggande uppfinning genom att hjälpa föraren att medvetet eller omedvetet och i större utsträckning bromsa regenerativt vilket åstadkommes genom den förändrade karaktäristiken för bromspedalen.

Systemet har således förmåga att lagra energin som omsätts vid bromsning, vilket sker enligt uppfinningen genom att anpassa bromspedalskaraktäristiken så att detta sker i så stor utsträckning som möjligt. Därigenom undviks att energin övergår till värme vilket lO 15 20 25 30 534 115 5 sker vid bromsning med friktionsbromsama. Uppfimiingen är tillämpar för olika hybridiserade fordon, t.ex. seriehybrider eller parallellhybríder.

Kort ritningsbeskrivning Figur 1 är en schematisk illustration av föreliggande uppfinning.

Figur 2 visar en graf över bromspedalkaraktäristiken enligt den kända tekniken.

Figur 3 visar en graf över bromspedalkaraktäristiken enligt föreliggande uppfinning.

Figur 4 visar en graf över bromspedalkaralctäristiken enligt en alternativ utföringsform av föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen Figur 1 är en schematisk illustration av ett bromssystem för ett motordrivet fordon enligt föreliggande uppfinning.

Bromssystemet omfattar en friktionsbroms 2 anpassad att mekaniskt påföra en bromskraft till fordonet, en regenerativ broms 4 anpassad att påföra bromskraft till fordonet. En bromspedal 6 är anordnad och anpassad att föras längs ett pedalintervall, indikerad med dubbelpil, av en förare av fordonet från ej nedtryckt (Ppo) till helt nedtryckt (Ppmax) bromspedal. Pedalpositionerna Ppo och Ppmax framgår från figur 3. Bromspedalen omfattar lämpliga sensorer (ej visade) som avger en signal i beroende av pedalnedtryckningen, signalen påförs en styrenhet 8 som bland annat omfattar ett arbetsminne 10. I arbetsminnet finns lagrat styrinstruktioner som bland armat implementerar den önskade bromspedalkaraktäristiken för bromssystemet. Bromspedalkaraktäristiken anger bland armat samband mellan pedalnedtryckning och bromskraft BF. Styrenheten är anpassad att aktivera friktionsbromsen och den regenerativa bromsen i beroende av pedalnedtryckning enligt bromspedalkaraktäristiken. Detta indikeras i figuren med pilar till respektive broms.

Enligt uppfinningen omfattar pedalintervallet åtminstone två pedalpositioner Ppl och Ppz, valda så att Pp0< Pp; < Pp2< Ppmax och definierande tre delintervall A, B och C, där A avgränsas av Ppo och Ppl, B av Pp] och Pp; och C av Pp; och Ppmax. Se figur 3 där pedalpositionerna och delintervallen och samhörande bromskrafter BF framgår. 10 l5 20 25 30 534 115 6 Styrenheten är anpassad att styra bromsarna så att i delintervall A aktiveras enbart den regenerativa bromsen till att avge en ökande bromskraft BFA vid ökande pedalnedtryckning; i delinterval B aktiveras enbart den regenerativa bromsen till att avge en väsentligen konstant bromskrafi BFB vid ökande pedalnedtryckning, och i delintervall C aktiveras friktionsbromsen så att en ökande total bromskraft BF C påfórs fordonet vid ökande pedalnedtryckning.

Med väsentligen konstant bromskraft BF B definieras som att bromskraften inom delintervallet B kan tillåtas variera högst 5%. Ett exempel på hur bromskraften kan tillåtas variera är att bromskraften i slutet av delintervall B är 5% högre än i början av intervallet och att bromskrafien ökar linjärt inom intervallet.

Företrädesvis är bromskraften BFA i intervall A väsentligen linjärt beroende av pedalnedtryckningen. Som altemativ kan bromskraflen uppvisa en olinjär ökning i beroende av pedalnedtryckningen, exempelvis ett gradvis övergående till den väsentligen konstanta bromskraften i intervall B (se figur 4).

Företrädesvis är den totala bromskraften BFC i delintervall C väsentligen linjärt beroende av pedalnedtryckningen. Altemativt kan bromskraflen uppvisa en olinjär ökning i beroende av pedalnedtryckningen, exempelvis en gradvis ökning som inledningsvis i intervall C är väsentligen konstant (se figur 4).

Naturligtvis kan ytterligare pedalpositioner införas för att optimalt anpassa pedalnedtryckning till de bromssystem som finns tillgängliga. Exempelvis kan en pedalposition införas i intervall A och en i intervall C vilket bidrar till att öka noggrannheten i styrningen.

Med friktionsbromsar eller mekaniska bromsar menas här generellt bromsar som med friktion syftar att generera en bromskraft för fordonet och är ett samlingsbegrepp som bland annat innefattar hjulbromsar och tillsatsbromsar, som t.ex. så kallade retarder. En 10 15 20 25 30 534 115 7 typ av retarder kan vara mekaniskt integrerad med växellådan och interagerar elektroniskt med andra styrsystem i fordonet.

Enligt en iöredragen utfóringsfonn är den regenerativa bromsen en elektrisk maskin som utnyttjas som broms.

Bromspedalkaraktäristiken för fordonet beror bland annat på vilka typer av bromsar som ingår i bromssystemet och hur man valt att dessa skall samverka, bland annat baserat på förarens önskemål.

En bromspedalkaraktäristik som visas i figur 3 visar endast ett principiellt exempel på hur intervallen A, B och C kan väljas, och där den viktigaste aspekten är att bromskraften BFB är konstant under en del av pedalintervallet.

Enligt en föredragen utfóringsforrn utgör delintervallet B 5-90% av hela pedalintervallet.

Företrädesvis ligger pedalposition Pp1 i intervallet S-90% av hela pedalintervallet och pedalposition Pp; ligger i intervallet 10-95% av hela pedalintervallet. Dessa positioner kan väljas oberoende av varandra.

Pedalpositionerna Pp; och Pp; är således varierbara och kan bero av ett flertal faktorer, bland annat vilka typer av bromsar fordonet har och förarens önskemål. Dessa kan ställas in manuellt genom inmatning av instruktioner via ett gränssnitt i samband med provning, leverans eller service, eller av föraren.

Alternativt kan pedalpositionema ställas in adaptivt och automatiskt, till exempel beroende av fordonets olika bromssystem, förarens körstil, fordonets massa, nuvamade väglutning, vägens framtida topologi som man kan få via kartdata och GPS, eller en kombination av dessa parametrar.

Bromspedalkaraktäristiken implementeras i arbetsminnet for styrenheten med lämpliga styrinstruktioner i forrnen av ett anpassat datorprogram där Förändringar enkelt kan införas genom lämplig omprogrammering.

Det finns ett flertal olika sätt att överföra bromspedalens rörelse till bromssystemet och dess ingående bromsar. 10 15 20 25 30 534 115 8 Företrädesvis påverkar pedalen ett bromsmedium i ett hydrauliskt eller pneumatiskt system där trycket i bromsmediet är en parameter vid val av bromssystem. Exempelvis kan avkänt tryck i bromsmediet i förhållande till olika tröskelvärden avgöra när de olika bromssystemen skall kopplas in.

Bromspedalens position i pedalintervallet avkärms på lämpligt sätt, t.ex. elektriskt med en enkel resistanskrets, och en signal med information om pedalpositionen avges till styrenheten.

Figur 2 visar en graf över bromspedalkaraktäristiken för en normalt fungerande bromspedal där den normaliserade bromskraften BF / retardationen (y-axel) är linjärt beroende av bromspedalsläget (x-axel). Denna graf illustrerar det samband mellan pedalnedtryckning och bromskraft som är önskvärt enligt den kända tekniken som beskrivits ovan i bakgrundsdelen.

Således, enligt föreliggande uppfinning som illustreras i figur 3, läggs en platå in i bromspedalskaraktäristiken, intervall B, där föraren bromsar optimalt regenerativt (t.ex. elektriskt). Detta innebär att föraren till en början får mer bromskrafi då bromspedalen trycks ned mer, intervall A. Vid fortsatt nedtryckning av bromspedalen förbi läget som motsvarar full regenerativ bromsning (Ppl) kommer väsentligen ingen ökad bromsverkan, utöver full regenerativ bromsning, att erhållas. Denna platå (intervall B), dvs. det intervall i bromspedalsläget som full regenerativ bromsning erhålles, utgör en förutbestämd del av hela rörelseintervallet för bromspedalen, och begränsas alltså av en nedre positionströskel, pedalposition Pp] och en övre positionströskel, pedalposition Ppg. När bromspedalen trycks ner förbi den övre positionströskeln aktiveras friktionsbromsarna. Fullt nedtryckt bromspedal ger full bromsverkan för friktionsbromsama. I figur 3 visas ett exempel på en bromspedalskaraktäristik i enlighet med föreliggande uppfinning.

I figur 3 är den normala karaktäristiken markerad som en streckad linje, regenerativ bromsning markeras med fylld linje, och friktionsbromsning med en punktlinje. Enligt uppfinningen används en större del av pedalens rörelseintervall för regenerativ bromsning.

Detta leder förhoppningsvis till att föraren inte i onödan skall begära mer än vad som motsvarar regenerativ bromsning. Dessutom hjälper platån föraren att hitta det läge som 10 15 20 534 115 9 motsvarar optimal bromsning så att denne till nästa bromsning kan ha en större framförhållning.

Med bromspedalskaraktäristiken enligt föreliggande uppfinning ges föraren möjlighet att direkt eller indirekt få hjälp att bromsa mer regenerativt eftersom föraren kommer att fungera som en regulator och trycka ner bromspedalen mer om bromsresponsen inte blir den önskade. Eftersom man inför en platå i bromspedalkaraktäristiken är förhoppningen att man ökar andelen regenerativ bromsning och minskar användandet av de mekaniska friktionsbromsarna. Detta kommer att leda till minskad bränsleförbrukning och mindre utnyttjande av mekaniska bromsar.

Enligt en alternativ utföringsform omfattar systemet även en indikeringsenhet anpassad att avge en indikeringssignal i beroende av bromspedalens position i förhållande till bromspedalkaraktäristiken. Denna indikeringssignal kan vara en ljudsignal, ljussignal eller en kombination av dessa signaler. Exempelvis kan en grön indikering visas så länge som bromspedalen är i intervallen A eller B, och när Pp; närmar sig indikeras detta, t.ex. genom att den gröna indikeringen gradvis övergår i rött.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till ovan-beskrivna föredragna utföringsfonner.

Olika alternativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas. Ovan uttöringsforrner skall därför inte betraktas som begränsande uppfinningens skyddsomfång vilket definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (12)

10 15 20 25 30 534 '115 10 Patentkrav

1. Bromssystem för ett motordrivet fordon, omfattande en friktionsbrorns (2) anpassad att mekanisk påföra en bromskraft till fordonet, en regenerativ broms (4) anpassad att påfóra bromskrafi till fordonet, en bromspedal (6) anpassad att föras längs ett pedalintervall av en förare av fordonet från ej nedtryckt (Ppo) till helt nedtryckt (Ppmax) bromspedal, en styrenhet (8) som omfattar ett arbetsminne ( 10) med styrinstruktioner som bland annat avser en bromspedalkaraktäristik bland annat innefattande ett samband mellan pedalnedtryckning och bromskraft BF, och att styrenheten är anpassad att aktivera friktionsbromsen och den regenerativa bromsen i beroende av pedalnedtryckning enligt nämnda bromspedalkaraktäristik, kännetecknad av att pedalintervallet omfattar åtminstone två pedalpositioner Pp; och Ppz, valda så att Pp0< Pp; < Pp2< Ppmax och definierande tre delintervall A, B och C, där A avgränsas av Ppo och Pp;, B av Pp; och Pp; och C av Pp; och Ppmax, varvid styrenheten är anpassad att styra bromsama så att i delintervall A aktiveras enbart den regenerativa bromsen till att avge en ökande bromskraft BF A vid ökande pedalnedtryckning; i delinterval B aktiveras enbart den regenerativa bromsen till att avge en väsentligen konstant bromskraft BFB vid ökande pedalnedtryckning, och i delintervall C aktiveras friktionsbromsen så att en ökande total bromskraft BFC påfórs fordonet vid ökande pedalnedtryckning.

2. Bromssystem enligt krav 1, varvid ökningen av bromskraften är väsentligen linjärt beroende av pedalnedtryckningen i intervall A.

3. Bromssystem enligt krav 1, varvid ökningen av bromskraften är väsentligen linjärt beroende av pedalnedtryckningen i intervall C.

4. Bromssystem enligt krav 1, varvid med väsentligen konstant bromskrafi BFB avses att bromskraften inom delintervallet B kan tillåtas variera högst 5%. 10 15 20 25 534 'V15 ll

5. Bromssystem enligt krav 1, varvid den regenerativa bromsen är en elektrisk maskin som utnyttjas som broms.

6. Bromssystem enligt något av kraven 1-5, varvid delintervallet B utgörs av 5- 90% av hela pedalintervallet.

7. Bromssystem enligt något av kraven 1-6, varvid pedalposition Pp; ligger i intervallet 10-95% av hela pedalintervallet.

8. Bromssystem enligt något av kraven 1-7, varvid pedalposition Pp 1 ligger i intervallet 5-90% av hela pedalintervallet.

9. Bromssystem enligt något av kraven l-8, varvid pedalpositionerna Pp1 och Pp; är varierbara.

10. Brornssystem enligt något av kraven 1-9, varvid pedalpositionerna Pp1 och Pp; ställas in adaptivt och automatiskt, bland annat beroende av fordonets olika bromssystem, förarens körstil, fordonets massa, nuvarande väglutning, vägens framtida topologi, eller en kombination av dessa parametrar.

11. l 1. Bromssystem enligt något av kraven l-l 0, varvid systemet även omfattar en indikeringsenhet anpassad att avge en índikeringssígnal i beroende av bromspedalens position i förhållande till bromspedalkaraktäristiken.

12. Bromssystem enligt krav 11, varvid indikeringssignalen är en ljudsignal, ljussignal eller en kombination av dessa signaler.